Digitale Baustelle: 3D-Drucker statt Maurerkelle

Der 3D-Druck macht Dinge möglich, die bis vor Kurzem noch nach Zukunftsmusik klangen. Mittlerweile hat er auch die Baubranche erobert. So druckt auch Baustoffproduzent Baumit mit Beton – und leistet mit seinem BauMinator Pionierarbeit.

Graue Straßen, gigantische Wolkenkratzer oder plumpe Lärmschutzwände: nicht sonderlich schön, aber zweckmäßig. Das sind die Bilder, die wohl die meisten im Kopf haben, wenn man das Wort Beton hört. Eduard Artner hingegen denkt an kunstvolle Sitzgelegenheiten, verschnörkelte Blumentröge oder ausgefallene Zaunelemente, an einzigartige Designobjekte und noch nie dagewesene Kunstinstallationen. Dabei träumt er aber nicht einfach vor sich hin. 

Der Mann mit dem Bart und der eckigen Brille ist Österreichs führender Experte in Sachen Drucken mit Beton. Gemeinsam mit seinem Team von Baumit hat er ein System entwickelt, das den vielversprechenden Namen BauMinator trägt. „Mit diesem Verfahren können im Vergleich zu den anderen Betondruckverfahren Winkel bis 60 Grad gedruckt und die Druckbahnen beliebig oft unterbrochen werden. Damit können erstmalig Geometrie- und Designwünsche erfüllt werden, die bis dato unmöglich waren“, erklärt er.

Gespritzt, nicht gegossen

Entworfen wird das Objekt am Computer. Von dort werden die Daten direkt an den BauMinator übertragen, der dann das Material Schicht für Schicht aufträgt und dem Wort „schichtln“ somit eine ganz neue Bedeutung verleiht. Aber wie sieht er eigentlich aus, dieser BauMinator? Ein bisschen erinnert der Anblick an eine Konditorin, die der Torte das Sahnehäubchen aufsetzt. Nur dass aus der Düse kein Schlag kommt, sondern Beton. Und dieser nicht von einer Zuckerbäckerin aufgetragen wird, sondern von einem Roboterarm, der unermüdlich seine Kreise zieht.

Dennoch hat der Vergleich seine Berechtigung, wurden doch die ersten Applikationsversuche mit einem Spritzbeutel für Gebäck aufgetragen, verrät der 3D-Betondruck Experte: „Das war die einfachste Zugangsweise. Bevor man ein komplexes Robotersystem mit Pumpen, Steuerung, Dosierung etc. umsetzt, braucht man zuerst eine schnelle und einfache Methode, um Grundversuche zu machen.“

Sie geben uns Beton

So gelang es den ForscherInnen, einen Spezialmörtel zu entwickeln, der exakt auf die 3D-Druck-Bedürfnisse abgestimmt ist. Gemeinsam mit der patentierten Druckdüse und einer eigenen Software bildet er das Herzstück des BauMinators. Anfangs druckte man ganz einfache Geometrien: Säulen oder Wände, die einen halben Meter bis Meter hoch waren. Heute sind bis zu fünf Meter hohe Formen möglich.

Abgesehen von der Höhe sind den Objekten aber kaum Grenzen gesetzt. Überhänge, Winkel, runde und geschwungene Formen, aber auch Farbeffekte oder glatte Oberflächen sind kein Problem. Das macht den BauMinator besonders für jene, die in irgendeiner Weise mit Beton oder ähnlichen Materialien arbeiten, interessant. Egal, ob BaumeisterIn, FertigteilproduzentIn, InstallationskünstlerIn oder GartengestalterIn. „Wir haben z. B. am Campus der TU Innsbruck einen modularen Pavillon aus 47 Einzelteilen errichtet sowie die erste 100 m² große Kassettendecke in Lunz am See, Gartenmauern, Innengestaltungselemente wie Großtöpfe bis 1,5 m³, aber auch Ladeneinrichtungen in Outlets und vieles mehr“, sagt Eduard Artner.

Schneller, leichter, effizienter

Der BauMinator punktet aber nicht nur bei der Ästhetik, sondern auch beim Tempo. „Die Druckgeschwindigkeit liegt bei 40 bis 80 Zentimeter pro Sekunde.“ Ein Bauteil mit einer Fläche von ca. 3 x 3 Metern und einem halben Meter Tiefe ist demnach in ungefähr 2,5 Stunden fertig. „Außerdem“, so der Experte, „ist man bis zum Druck digital, das bedeutet, dass man bis zur letzten Sekunde ohne Aufwand Änderungen durchführen kann. Ernst wird es erst beim Druck. Und sollte ein Sonderteil z. B. beim Transport beschädigt werden, muss man nur das Programm starten und ein neues Teil drucken – fertig. Sonderschalung oder Ähnliches ist nicht notwendig.“

Ein weiterer Vorteil ist, dass das Material dort platziert werden kann, wo man es braucht –und weggelassen wird, wo man es nicht braucht. So können Material und CO₂ eingespart werden. „Unser Ziel ist es, gewichtsreduzierte, nachhaltig produzierte Bauteile und Betonobjekte herzustellen, die mit bestehenden Technologien kaufmännisch oder technisch nicht umsetzbar sind“, erklärt Eduard Artner und liefert auch gleich ein paar Beispiele: „Das wären gewichtsreduzierte Decken mit einer CO₂-Reduktion zwischen 40 und 50 Prozent, speziell geformte Hohlschalteile, gewichtsreduzierte Träger, individuelle Fassadenplatten, Design-Einrichtungen für Shops sowie völlig neue Entwürfe für Mauern, Bänke etc.“

Häuser aus dem 3D-Drucker

Aber was ist nun mit den gedruckten Gebäuden, die immer öfter in den Medien auftauchen und mittlerweile auch in Europa Einzug gehalten haben? So steht etwa in Deutschland in Beckum, Nordrhein-Westfalen ein Haus, dessen Planung mehrere Monate dauerte, während die Mauern innerhalb von nur 100 Stunden gedruckt waren. Und in Bayern wurde ein Fünfparteienhaus mit drei Stockwerken gedruckt, das sogar schon bewohnt ist. Pro Quadratmeter doppelschalige Wand brauchte der 3D-Betondrucker nur etwa fünf Minuten.

Ist das nichts für den BauMinator? „Der Druck eines ganzen Hauses, der aufgrund der Drucker limitiert ist, steht nicht in unserem Fokus. Bei unseren laufenden Projekten konzentrieren wir uns auf Fertigteile und Bauteile, da hier die Vorteile des 3D-Drucks am signifikantesten genutzt werden können“, sagt Eduard Artner. Bis die ersten Häuser in Österreich gedruckt werden, wird es wohl noch etwas dauern.