3D-Druck im Bauwesen: Eine neue Ära für nachhaltiges Bauen

Herkömmliche Bauprozesse sind geprägt von ineffizienter Materialausnutzung, hoher Umweltbelastung und stagnierender Produktivität. Vor dem Hintergrund einer wachsenden Weltbevölkerung und einem steigenden Bedarf an Wohnraum stößt das Bauwesen an seine Grenzen. Angesichts dieser Herausforderungen und der globalen Bedeutung des Bausektors als einer der Hauptverursacher von CO2-Emissionen mit einem riesigen Ressourcenverbrauch ist die Frage der Zukunft zentral: Wie können wir mehr Wohnraum und Infrastruktur schaffen mit weniger Material und geringeren Emissionen?

Daran forscht der Sonderforschungsbereich TRR 277 „Additive Manufacturing in Construction“ (AMC) von TU Braunschweig und TU München. Jetzt hat die Deutsche Forschungsgemeinschaft die Förderung des Forschungsverbunds zum 3D-Druck im Bauwesen um vier Jahre verlängert.

„Die Fortführung des DFG-geförderten Sonderforschungsbereichs zum 3D-Druck im Bauwesen markiert einen bedeutenden Schritt in Richtung einer innovativen und nachhaltigen Zukunft des Bauwesens“, sagt die Präsidentin der TU Braunschweig, Angela Ittel. „Die Forschungsgruppe setzt Maßstäbe für bautechnologische Exzellenz und gestaltet aktiv die Transformation der Bauindustrie durch fortschrittliche 3D-Drucktechnologien. Die kontinuierliche Kooperation beider Universitäten vertieft dabei nicht nur erfolgreich die transregionale, interdisziplinäre Forschung, sondern fördert auch den Wissens- und Technologietransfer.“

„Der 3D-Druck, auch additive Fertigung genannt, ist die digitale Schlüsseltechnologie für den Bausektor. Diese Technologie ermöglicht nicht nur den schichtweisen Aufbau von Bauteilen in dreidimensionaler Form wie beim üblichen 3D-Druck, sondern integriert nahtlos Material und Herstellungsprozess. Das bedeutet, dass wir Bauen neu denken: Mit welchem Material unter Anwendung welches 3D-Druckverfahrens kann man welches Bauteil am sinnvollsten herstellen? Damit eröffnen die digital gesteuerten additiven Fertigungsprozesse der Bauwirtschaft neue produktive und umweltverträgliche Bauweisen“, erläutert der Sprecher des Sonderforschungsbereichs, Professor Harald Kloft von der TU Braunschweig.

In den ersten vier Jahren des Forschungsverbunds haben die Wissenschaftler*innen die Voraussetzungen geschaffen, um die additive Fertigung im großen Maßstab des Bauwesens anzuwenden – wie die Erforschung verschiedener 3D-Drucktechnologien, Möglichkeiten, die Bewehrung zu integrieren oder den 3D-Druck in die Prozesskette des Bauens einzufügen.

In der zweiten Förderperiode, mit dem Untertitel „The opportunity of large impact“, wird das Forschungsprogramm ergänzt. Besonders im Betonbau ist die zukünftige Aufgabe, Bauteilmassen zu reduzieren und nötige Bindemittel, die den Beton erst zu Beton werden lassen, energie- und emissionsarm herzustellen. Ebenso wird Lehm als erdbasiertes Material mit innovativen robotischen Verfahren ins Forschungsprogramm aufgenommen.

Diese Prozesse bieten neue Möglichkeiten beispielsweise im landschaftlichen Infrastrukturbau, wie im Hochwasserschutz. In einem Teilprojekt wollen die Forscherinnen besonders den ökologischen Aspekt der additiven Fertigung quantifizieren und mittels analytischer Ökobilanzverfahren optimieren.

„Die additive Fertigung ist eine skalierbare Technologie mit globalem Wirkungspotenzial, die effizientere, nachhaltigere und individuell angepasste Bauwerke ermöglicht. Unsere Teilprojekte sind methodisch sehr stark experimentell geprägt und erfordern hochgradig interdisziplinäres Zusammenarbeiten unserer Wissenschaftler*innen aus dem Bauingenieurwesen, der Architektur und dem Maschinenbau“, sagt Co-Sprecherin Kathrin Dörfler von der TU München.

Die Forschungsergebnisse des Transregios 277 AMC haben das Potenzial, die Baubranche grundlegend zu verändern. Ziel ist es, durch 3D-Drucktechnologien die Anforderungen an Ökonomie und Ökologie zu vereinen und das Bauen produktiver, umweltschonender und bezahlbarer zu machen.

Der von der DFG geförderte Sonderforschungsbereich TRR 277 Additive Manufacturing in Construction (AMC) von TU Braunschweig und TU München hat das Ziel, die Transformation des Bauwesens in eine digitale und nachhaltige Zukunft wesentlich mitzugestalten. Im Fokus steht die Nutzung der 3D-Drucktechnologie (Additive Fertigung), um ressourcenschonende, emissionsarme und wirtschaftliche Bauweisen zu entwickeln. Komplexe Forschungsfragen zu Werkstoffen, Verfahrenstechnik, digitaler Prozesssteuerung, Modellierung, Design und Konstruktion werden von Wissenschaftler*innen aus den Bereichen Bauwesen und Maschinenbau ganzheitlich untersucht.

Weitere Informationen

www.amc-trr277.de

Quelle: TU Braunschweig, Fotos: TRR 277 AMC/Janna Vollrath; Philipp Arnoldt/TU Braunschweig; TRR 277 AMC/Tjark Spille; TRR 277 AMC/Karl Joseph Hildenbrand