Schalungsfreie Bautechnologie durch 3D-Druck mit Beton
Die TU Dresden forscht an einer neuen Technologie, bei dem frischer Beton mit einem 3D-Drucker schalungsfrei zur Gebäudefertigung genutzt werden soll.
Darüber hinaus befindet sich ein passender Druckkopf zum Ausbringen des Betons in der Entwicklung.
Hoher Aufwand für Schalungsarbeiten
Weltweit wird mehr als die Hälfte des Betonvolumens als Transportbeton verarbeitet (rund 46 Mio. m³ in Deutschland). Zudem fordert der übliche Transportbeton-Baustellenprozess einen sehr hohen Aufwand für Gerüst- und Schalungsarbeiten. Die Schalung – meist ein Wegwerfprodukt – führt zu einem immensen Verbrauch wertvoller Rohstoffe wie Holz oder Kunststoffe und hohen Personalkosten. Das sind Defizite, die zur Entwicklung eines generell neuen Bauverfahrens auf Grundlage einer kontinuierlichen, schalungsfreien Betontechnologie anregen.
Ressourcenschonung verbessern
Das Vorhaben „CONPrint3D“ ist als Untersuchung zur Machbarkeit einer neuen Betontechnologie – Beton 3D Druck – geplant. Unter Berücksichtigung bisheriger internationaler Forschungsergebnisse soll analysiert werden, mit welchen Maßnahmen und unter welchen Bedingungen eine praxistaugliche Anwendung effizienter, schalungsfreier Formungssysteme für Beton in Deutschland umgesetzt werden kann, um in Zukunft zur Verbesserung der Arbeitsproduktivität und Ressourcenschonung beizutragen.
Schnellhärtender Beton aus dem Druckkopf
Kern des Verfahrens ist der schichtenweise Austrag eines schnellhärtenden bzw. schnell ansteifenden Spezialbetons aus einem Druckkopf. Der Druckkopf wird geometrisch präzise mithilfe eines Großraumroboters geführt. Die Steuerung des gesamten Prozesses erfolgt über Datentypen, die vor allem Geometrie- und Stoffdaten enthalten und aus 3D-Gebäudemodellen generiert werden.
Drei Arbeitsschwerpunkte
Bezüglich der Umsetzung dieses Vorhabens sind drei Arbeitsschwerpunkte zu nennen:
- Entwicklung eines schnellhärtenden Frischbetons, der zum schichtweisen Austragen mittels 3D-Druck geeignet ist und der bzgl. seiner Festigkeitseigenschaften im erhärteten Zustand mit konventionellen Baustoffen konkurrieren kann,
- Untersuchungen zum Einsatz eines Druckkopfes zum gezielten Ausbringen des Frischbetons und Untersuchungen zur Nutzung vorhandener Maschinentechnik zur automatisierten Führung des Druckkopfes im Sinne der Großraumrobotik (z. B. durch Betonpumpen),
- Untersuchung der rechtlichen und wirtschaftlichen Rahmenbedingungen zum Einsatz dieser neuartigen Technologie sowie die Erarbeitung der bautechnologischen Daten, betontechnologischen Bedingungen und der Daten zur Steuerung und Überwachung der Großraumrobotik.