Das ist Deutschlands erstes Haus aus dem 3D-Drucker

Das 3D-Drucker-Haus in Beckum

Foto: Peri GmbH

Ein Einfamilienhaus aus dem 3D-Drucker? Im nordrhein-westfälischen Beckum ist das Wirklichkeit geworden. Das zweigeschossige Einfamilienhaus mit rund 160 Quadratmetern Wohnfläche ist damit das erste seiner Art in Deutschland. Möglich war das dank des Förderprogramms „Innovatives Bauen“, das vom Land Nordrhein-Westfalen mit 200.000 Euro gefördert wurde.

Ein Haus aus dem 3D-Drucker: Wie funktioniert das?

Gedruckt wurde das Haus mit einem sogenannten Portaldrucker: Lediglich zwei Personen sind notwendig, um die Maschine zu bedienen. Die Druckergebnisse werden mit einer Kamera überwacht. Ansonsten verrichtet der Drucker das Werk. Das Betongemisch wird dabei mit einer Spritze Lage um Lage aufgetragen.

Der 3D-Drucker sprüht ein spezielles Betongemisch, aus dem innerhalb weniger Stunden die runden Wände entstehen − ein Haus aus einem Guss. Weil der Beton in einzelnen Schichten aufgetragen wird, spricht man im Fachjargon übrigens auch von additiver Fertigung.

Für einen Quadratmeter Wand benötigt der Drucker rund 5 Minuten.

Foto: Peri GmbH

3D-Druck direkt vor Ort auf der Baustelle

Clever: Während des Druckvorganges berücksichtigte der Drucker bereits die später zu verlegenden Leitungen und Anschlüsse. Allein dieser Arbeitsschritt bringt eine spürbare Erleichterung, müssen doch sonst die Schlitze für die Leitungen mühsam ins Mauerwerk gefräst werden.

Peri GmbH

Durch diese innovative Technik lässt sich gegenüber den herkömmlichen Bauweisen nicht nur erheblich Zeit einsparen, auch ist der Ressourcenverbrauch deutlich geringer. Beispielsweise kann durch die präzise Fertigung die Materialmenge für die Wände im Vergleich zu anderen massiven Wandkonstruktionen bis zur Hälfte reduziert werden. Außerdem eröffnet diese Technologie größere Freiheit bei der Gebäudegestaltung. So sind beispielsweise Rundungen möglich, die bei der konventionellen Betonverarbeitung nicht ohne Weiteres möglich sind.

Der Preis für das Beckumer 3D Drucker Haus (mit gehobener Ausstattung) liegt insgesamt bei rund 450.000 Euro.

Fertige Betondecken mit integrierter Heizung

Foto: aquatherm GmbH

Wände zu drucken ist für den 3D-Drucker zwar ein Kinderspiel, aber bei der Herstellung von Decken muss er passen. Die Decke des Hauses besteht deshalb aus Betonfertigteil-Elementen, diese ebenfalls vollautomatisiert hergestellt wurden.

Eine Besonderheit der Decken war der Einbau eines Flächenheiz- und Kühlsystems, das direkt in die Betondecken integriert ist. Später auf der Baustelle mussten die Anschlüsse nur noch miteinander verbunden werden. Ähnlich wie bei einer klassischen Fußbodenheizung wird so eine angenehme, gleichmäßige Beheizung der Wohnräume ermöglicht.

Die nötige Energie dafür liefert eine Luft/Wasser-Wärmepumpe. Die geringen Vorlauftemperaturen bieten die richtigen Voraussetzungen für das Heiz-/Kühlsystem.

München: Beton meets Bionik

TU München

Auch die TU München forscht am modernen 3D-Druck mit Beton. Die Forscher experimentieren mit verschiedenen Verfahren. Unter anderem ist es jetzt erstmals gelungen, filigrane bionische Strukturen aus Beton zu drucken, die genauso stabil und belastbar sind wie herkömmlicher Beton, aber weniger Ressourcen benötigen.

Weiterer Clou: Die Zugabe von Holzspänen, die viel Luft enthalten, sorgt für integrierte Wärmedämmung, die ein Gebäude im Winter vor dem Auskühlen schützt und im Sommer ein Aufheizen verhindert.

Bild: Houben/Van Mierlo architecten. A.I: YuconVR

Die 3D-Drucktechnik bietet Formfreiheit, während herkömmlicher Beton sehr formsteif ist. Während beim herkömmlichen Betonieren durch die notwendige Verschalung die Gestaltungsmöglichkeiten begrenzt sind, erlaubt der 3D-Druck auch unkonventionelle Formen wie abgerundete Ecken oder bauchige Außenwände.

Bild: Houben/Van Mierlo architecten. A.I: YuconVR

Weiterer Vorteil: Es wird weniger Zement benötigt.

„Eine solche Wand kann mit allen Funktionalitäten gedruckt werden“, erklärt Theo Salet, Professor für Hochbau und Dekan des Instituts für Bauplanung an der Technischen Universität Eindhoven. Dazu gehören beispielsweise Aussparungen für Rohre, Kabel und Steckdosen.

Vor- und Nachteile von Häusern aus dem 3D-Drucker

Fest steht: Der 3D-Druck wird die Architektur verändern. Denn Häuser aus dem Drucker haben viele Vorteile:

• Schnellere Baugeschwindigkeit: So ist es möglich, den Rohbau eines Hauses innerhalb eines Tages aufzubauen, Aussparungen für Leitungen und Rohre inklusive.
• Weniger Ressourcenverbrauch: Verbraucht wird nur das, was für den Bau benötigt wird, es fällt kein "Abfall" an.
• Niedrigere Kosten: Es wird deutlich weniger Material und Arbeitskraft benötigt, was Kosten spart.
• Mehr Kreativität bei der Gestaltung: Seine Vorzüge spielt der 3D-Druck vor allem dort aus, wo geometrisch komplexe Bauteile in kleinen Stückzahlen produziert werden sollen, zum Beispiel bei Rundungen.

Ob sich der 3D-Druck des Eigenheims in Deutschland durchsetzt, ist allerdings noch offen. Denkbar ist auch eine Mischbauweise, bei der sowohl konventionelle Methoden als auch additiv gefertigte Elemente zum Einsatz kommen. Denn der 3D-Druck bringt auch einige Nachteile mit sich:

• Mangel an technischer Ausrüstung: Es sind spezielle 3D-Drucker notwendig, die bislang noch nicht als Massenware gefertigt werden.
• Eingeschränkte Materialwahl: Welches Material für den Druck verwendet werden kann, hängt vom Drucker ab, aber nicht unbedingt von den Wünschen des Bauherren.
• Nicht wirtschaftlich: Bislang ist der 3D-Druck noch eine Nische und rentiert sich wirtschaftlich noch nicht.
• Es sind häufig nur Oberflächen mit Rillen möglich. Das liegt daran, dass der Beton in Schichten aufgetragen wird.