Ansatz
Kurzbeschreibung der Innovation
Die additive Fertigung, auch „3D-Druck“ genannt, gehört zu den digitalen Schlüsseltechnologien, den es handelt sich dabei um einen Prozess, bei dem Gebäude aus einer digitalen Datei erstellt werden. Die für den Druck benötigten Gebäudemodelldaten für Neubauten werden mit CAD- oder BIM-Programmen erstellt. Auch bestehende Objekte können reproduziert werden, indem sie mit 3D-Scannern erfasst und anschließend in 3D-Druckdaten überführt werden. Es wird auch als additive Fertigung bezeichnet, da beim 3D-Druck im Gegensatz zur herkömmlichen Fertigung, bei der Material aus einem Metall- oder Kunststoffstück ausgeschnitten und entfernt wird, aufeinanderfolgende Materialschichten hinzugefügt werden, aus dem das Objekt entsteht.
Untersuchungen zeigen, dass der 3D-Druck dazu beitragen kann, die Bauindustrie schlanker, schneller, effizienter und nachhaltiger zu machen.
Was ist das wesentliche Ziel der Innovation? Welches Problem löst sie?
Die Bauindustrie erzeugt derzeit große Mengen an Abfall und die Fortschritte in Richtung Nachhaltigkeit sind langsam. Aufgrund der Komplexität der Lieferketten in der Bauindustrie hatten Maßnahmen des Umweltmanagements nur begrenzte Auswirkungen. An Bauprojekten können tausende verschiedene Unternehmen beteiligt sein, was es äußerst schwierig macht, sicherzustellen, dass in der gesamten Lieferkette ein nachhaltiger Ansatz verfolgt wird.
Aber bahnbrechende Technologien wie der 3D-Druck haben das Potenzial, die Art und Weise, wie Produkte entworfen und hergestellt werden. So können Lieferketten verkürzt und Designprozesse beschleunigt werden. Logistikprozesse werden vereinfach und weniger Abfall entsteht in der Produktion. Maßgeschneiderte Häuser können für den breiten Markt schnell und effizient gebaut werden und mit der richtigen Planung auch Installation von Elektrik und Sanitär vereinfacht werden.
Datenblatt:
Themenfeld:
Nachhaltigkeit
Art der Innovation:
Bauweise
Reifegrad:
Marktreife
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Herausforderungen
Was waren wesentliche Herausforderungen in der Konzeption, Entwicklung etc.?
Die Konzeption und Entwicklung des 3D-Drucks von Gebäuden stand vor zahlreichen Herausforderungen. Zunächst galt es, die Technologie des 3D-Drucks auf eine größere Skala zu übertragen, um den Bau von Gebäuden zu ermöglichen. Die Entwicklung von leistungsfähigen 3D-Druckern und Materialien, die robust genug waren, um den Anforderungen des Baugewerbes gerecht zu werden, stellte eine bedeutende Herausforderung dar. Darüber hinaus mussten neue Softwarelösungen entwickelt werden, um komplexe Architekturmodelle in druckbare Daten umzuwandeln. Die Integration verschiedener Gewerke, wie Elektrik und Sanitär, in den 3D-Druckprozess erforderte ebenfalls innovative Ansätze. Ein weiteres Hindernis war die Überwindung von gesetzlichen und regulatorischen Hürden, um den Einsatz des 3D-Drucks im Baugewerbe zu ermöglichen. Sicherheitsstandards mussten definiert und Normen etabliert werden, um die Qualität und Stabilität der gedruckten Gebäude zu gewährleisten. Nicht zuletzt spielten auch finanzielle Aspekte eine Rolle, da die Anschaffung von 3D-Druckern und die Entwicklung neuer Materialien und Software teuer waren. Trotz dieser Herausforderungen hat der 3D-Druck von Gebäuden in den letzten Jahren erhebliche Fortschritte gemacht und zeigt vielversprechendes Potenzial für die Zukunft der Baubranche.
Ziele & Erfolge
Welche Ziele wurden mit dem Projekt bereits erreicht? Welchen Beitrag zu Energieeffizienz und Klimaschutz leistet es bzw. soll es leisten?
Der 3D-Druck von Gebäuden hat bereits bedeutende Ziele erreicht. Durch den Einsatz dieser innovativen Technologie können Gebäude schneller und kostengünstiger errichtet werden. Der 3D-Druck ermöglicht zudem die Realisierung komplexer architektonischer Formen und Designs, die mit herkömmlichen Baumethoden schwierig umzusetzen wären. Diese Flexibilität eröffnet neue Möglichkeiten für kreative Architektur und individuelle Gestaltung. Darüber hinaus bietet der 3D-Druck von Gebäuden erhebliche Vorteile in Bezug auf Energieeffizienz und Klimaschutz. Durch die präzise Steuerung des Materialverbrauchs kann der 3D-Druck Verschwendung minimieren und die Ressourceneffizienz maximieren. Die Verwendung spezieller Baumaterialien mit verbesserten Dämmeigenschaften kann zu einer besseren Wärmeisolierung führen, was den Energiebedarf für Heizung und Kühlung reduziert. Darüber hinaus eröffnet der 3D-Druck von Gebäuden neue Möglichkeiten für den Einsatz nachhaltiger Materialien wie recyceltem Beton oder biobasierten Kunststoffen. Indem er Bauabfälle reduziert und ressourcenschonendere Materialien verwendet, trägt der 3D-Druck von Gebäuden zur Verringerung der Umweltauswirkungen des Baugewerbes bei. Diese Fortschritte machen den 3D-Druck von Gebäuden zu einer vielversprechenden Technologie im Kampf gegen den Klimawandel und zur Förderung einer nachhaltigeren Bauindustrie.
Zahlen & Daten
Zum aktuellen Zeitpunkt gibt es noch keine umfassenden, standardisierten Kennzahlen zur quantitativen Messung der Einsparungen von CO2 oder ähnlichen Umweltauswirkungen durch den 3D-Druck von Gebäuden. Die Technologie des 3D-Drucks von Gebäuden steckt noch in den Anfängen und befindet sich in stetiger Weiterentwicklung. Es wurden jedoch einige Studien und Fallstudien durchgeführt, um die potenziellen Vorteile des 3D-Drucks für die Umwelt zu untersuchen.
Einige Studien haben darauf hingewiesen, dass der 3D-Druck von Gebäuden den Materialverbrauch im Vergleich zu traditionellen Baumethoden reduzieren kann, was zu einer Verringerung des CO2-Ausstoßes beitragen könnte. Die Verwendung von ressourceneffizienten Materialien und die Möglichkeit, Abfälle zu minimieren, könnten ebenfalls positive Umweltauswirkungen haben. Dennoch sind genauere quantitative Daten und Vergleichszahlen erforderlich, um genaue Aussagen über die eingesparten CO2-Tonnen oder ähnliche Kennzahlen zu treffen.
Es ist zu erwarten, dass in den kommenden Jahren weitere Forschungsarbeiten durchgeführt werden, um die Umweltauswirkungen des 3D-Drucks von Gebäuden besser zu quantifizieren und zu verstehen. Die Entwicklung einheitlicher Messstandards und die Durchführung umfassender Lebenszyklusanalysen könnten dazu beitragen, aussagekräftigere Kennzahlen zu generieren, um den Beitrag des 3D-Drucks von Gebäuden zur Reduzierung von CO2-Emissionen und anderen Umweltzielen zu bewerten.
Akteure & Praxisbeispiele
Praxisbeispiele
3D-gedrucktes Haus in Wallenhausen
Das größte 3D-gedruckte Wohngebäude in Deutschland druckte die PERI GmbH 2020 mit einem 3D-Betondrucker im bayerischen Wallenhausen. Das 5-Familienhaus gilt als das größte gedruckte Wohnhaus Europas – mit einer Wohnfläche von rund 380 Quadratmetern. Die Druckzeit betrug sechs Wochen.
Ein Lehmhaus aus dem 3D-Drucker
Das Projekt ist aus der Zusammenarbeit zwischen der italienischen 3D-Druckfirma WASP und dem Architekten Mario Cucinella entstanden, der das sehr alte Baumaterial Lehm mit einer neuartigen Technologie verbinden wollte und daraus sehr ästhetische, organisch geformte Wohnhäuser gedruckt hat.