Neue Perspektiven für das Bauen
Häuser aus dem Drucker – Chance für den Wohnbau?
Im Juli 2021 wurde im schwäbischen Weißenhorn-Wallenhausen Europas erstes und größtes Mehrfamilienhaus aus dem 3D-Betondrucker fertiggestellt. Dieses von der Rupp Gebäudedruck GmbH realisierte Gebäude versteht sich als Pilotprojekt, das Funktionsweise und Herausforderungen beim Bau von Häusern im 3D-Druckverfahren zeigen sollte. Das dreigeschossige Wohnhaus wurde als Niedrigenergiehaus im KfW-55-Standard errichtet. Zur Energieeffizienz tragen auch die vom CLIMAplusSECUIRT-Partner Isolierglascenter gefertigten Dreifach-Isoliergläser bei. Neben dem Gebäude in Wallenhausen gibt es eine ganze Reihe anderer Häuser, die im 3D-Druckverfahren bereits gebaut wurden oder geplant sind. Welche Chancen bietet diese Technologie und wird sich das Bauen dadurch verändern? Ein Blick auf das Zukunftspotential des 3D-Gebäudedrucks.
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Eine Geschwindigkeit von bis zu einem Meter in der Sekunde und nur 25 Stunden Fertigungszeit für ein ganzes Geschoss: Mit diesen Werten punktet der BOD2-Portaldrucker, der den Rohbau des Mehrfamilienhauses in Weißenhorn-Wallenhausen gedruckt hat. Die Produktionsgeschwindigkeit ist einer der großen Vorzüge des 3D-Drucks. Europas erstes und größtes im 3D-Druckverfahren hergestelltes Haus verfügt über 380 m2 Fläche und fünf Wohnungen auf drei Geschossen. Vier der fünf Wohnungen sind bereits vermietet, die fünfte steht InteressentInnen zur Anschauung zur Verfügung. Und das Interesse ist groß: Die 3D-Drucktechnik für Gebäude hat in den letzten Jahren in Deutschland einen großen Schub erfahren. Bereits kurz zuvor war im nordrhein-westfälischen Beckum Deutschlands erstes Einfamilienhaus mit einem 3D-Drucker produziert worden – gefördert vom NRW-Bauministerium. Aufsehen hatten auch schon die im niederländischen Eindhoven gebauten Wohnhäuser erregt, die als erste in diesem Verfahren realisierte Häuser in Europa gelten. Außerhalb Europas, in Dubai, China, den USA, Mexiko und Russland gab es bereits vorher einige Beispiele von im 3D-Verfahren gedruckten Häusern. Die Entwicklung ist in Europa mit etwas Verzögerung angekommen, nimmt aber zunehmend Fahrt auf. Neben der schnelleren Fertigung sind die Flexibilität bei Gestaltung und Herstellung, der geringere Materialverbrauch sowie die insgesamt effizientere und günstigere Produktion Argumente für den Einsatz der Technologie.
Geringerer Materialverbrauch
Der 3D-Druck folgt dem Prinzip der additiven Fertigung, d.h. der Drucker schichtet eine Lage Beton auf die andere, so entstehen die Wände mit ihrem typischen, welligen Aussehen. Aussparungen für Leitungen oder Steckdosen können, weil programmiert, automatisch eingefügt und während des Druckprozesses können beispielsweise Fensterstürze parallel händisch platziert werden, was Zeit spart. Bislang lassen sich auf diese Weise Innen- und Außenwände von Gebäuden drucken – Decken lassen sich (noch) nicht fertigen. Da keine Verschalungen notwendig sind und nur so viel Material zum Einsatz kommt, wie tatsächlich gebraucht wird, spart der 3D-Druck Ressourcen. Theoretisch: Beim Haus in Beckum beispielsweise verlangten die Behörden, dass ein mit zusätzlichem Ortbeton verfüllter Innenraum zwischen zwei eigentlich dicht hintereinanderstehenden Wänden eingefügt werden musste, weil sie der Selbsttragefähigkeit der Wände nicht trauten. So wurde das Einsparpotenzial bei diesem Projekt noch nicht ausgeschöpft. Und es geht noch mehr: Auch auf Wärmedämmverbundsysteme kann verzichtet werden, wenn wie in Beckum mineralische Dämmung zwischen zwei gedruckte Wände eingefüllt wird.
Noch mehr Einsparpotenzial sieht die Rupp Gebäudetechnik GmbH, die mit dem Mehrfamilienhaus in Wallenhausen bereits gezeigt hat, in welchen Dimensionen das Bauen im 3D-Druckverfahren möglich ist. Das Unternehmen plant, bei zukünftigen Projekten bis zu dreißig Prozent Recyclingmaterial einsetzen zu können. Das Haus in Wallenhausen ist zwar mit einer neuen Technologie gefertigt, aber noch konventionell, was die Materialien und die Form betrifft, und kommt optisch recht klassisch daher. „Wir wollten, dass es sich optimal ins Ortsbild einfügt,“ erklärt Sebastian Rupp, Gründer und Mitinhaber der Rupp Gebäudetechnik GmbH. So erhielt das Gebäude Gauben und Fensterläden und das Steildach wurde mit Biberschwanz-Ziegeln eingedeckt. Auch wurden die Innenwände verputzt. Das Gebäude ist als Niedrigenergiehaus im KfW-55 Standard errichtet worden. Als Verglasung für die Fenster und die bodentiefen Balkon- und Terrassentüren kam die Dreifach-Isolierverglasung CLIMATOP XN mit Swisspacer Advance, gefertigt vom CLIMAplusSECURIT-Partner Saint-Gobain Isolierglascenter, zum Einsatz.
Vielfältige Formen und moderne Materialien
Während das Mehrfamilienhaus in Wallenhausen äußerlich wenig von seinem innovativen Herstellungsprozess Preis gibt, unterscheiden die Häuser in Eindhoven und Beckum sich optisch deutlich von herkömmlichen Einfamilienhäusern. Die gesamte Außenhaut zeigt die wellige Textur der vom 3D-Drucker aufgetürmten Betonstreifen und die Formen sind organisch gerundet. Einer der großen Vorzüge des 3D-Drucks besteht denn auch in der Variabilität der Formensprache. Hier ist allerdings noch viel Luft nach oben: Viele der bisher realisierten Gebäude zeigen eher konventionelle Formen. Auch in Bezug auf das Material gibt es noch Entwicklungspotenzial: So ist Beton, auch wenn beim 3D-Druck weniger davon gebraucht wird, in Punkto Nachhaltigkeit sicher nicht die beste Lösung. Bei der Herstellung von Zement, einem wesentliche Bestandteil von Beton, entstehen fast acht Prozent der globalen Treibhausgas-Emissionen. Dass es auch anders geht, zeigt ein im italienischen Massa Lombarda realisiertes Gebäude, das auf lokale Materialien setzt. Das TECLA genannte Projekt wurde im 3D-Druckverfahren ganz aus Lehm gebaut. Experimentiert wird auch mit weiteren Materialien: Das Start-up 3F Studio hat beispielsweise die innovative, lichtdurchlässige Fassade „Fluid Morphology“ entwickelt, die aus recyceltem Kunststoff besteht. Doch damit nicht genug, die Gründer von 3F Studio haben auch schon Prototypen aus Algen und Chitin entwickelt. Eine mögliche Quelle dafür sind bei der Shrimpsproduktion anfallende Schalen.
Möglichkeiten und Grenzen des 3D-Drucks
Die Firma Rupp setzt auf den 3D-Druck als zukünftiges Geschäftsfeld. Schon bald soll es möglich sein, bei der Rupp Gebäudedruck GmbH Häuser aus einem Katalog auszuwählen. Bis zu dreißig Prozent weniger soll dabei der Rohbau eines Gebäudes kosten. Allerdings sind das nur ungefähr ein Drittel der Gesamtkosten eines Hauses. Potenzial besteht vor allem in der flexiblen Formgebung, die mehr Gestaltungsfreiheit bietet. Auch bei möglichen „Druckmaterialien“ gibt es spannende Entwicklungen. Was die Perspektiven betrifft, hält der Architekt Waldemar Korte das 3-D-Druckhaus nicht für ein Allheilmittel, wie er der F.A.Z. sagte. Bei größeren Gebäuden, im Mehrfamilien- oder Bürohausbau, bei Reihenhäusern und außergewöhnlichen Formen sieht Korte dennoch Einsparpotential. Wer sich aber einen kleinen freistehenden Bungalow wünscht, sei mit herkömmlichen Methoden besser bedient. Die 3D-Drucktechnik eröffnet damit neue Möglichkeiten und Geschäftsfelder. Und wenn es um die Realisierung nachhaltiger Gebäude geht, kommt auch das Glas mit ins Spiel. Gebäude wie das TECLA etwa, die mit großen Glastüren und mit verglasten Oberlichtern viel Licht in die Gebäude holen, zeigen, wie die Zukunft aussehen könnte: offen und hell.
