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Wenn man von 3D-gedruckten Häusern hört, stellen sich viele von uns Miniaturmodelle von Gebäuden vor, die in der Architektur und Stadtplanung häufig als Modelle verwendet werden. Auch wenn die Erfinder der ersten 3D-Drucker (hier sei an das berühmte RepRap-Projekt erinnert) wohl kaum auf die Idee gekommen sind, die Grundlagen für eine automatisierte Konstruktion zu schaffen, ist es kaum verwunderlich, dass kreative Ingenieure auch in dieser Branche beschlossen haben, dieselbe Idee zu nutzen. Bemerkenswerterweise war das Experiment ein Erfolg, und immer mehr funktionale Gebäude wachsen in der Welt wie Pilze aus dem Boden, produziert von riesigen 3D-Druckern, deren Funktionsprinzip fast identisch mit dem der Desktop-Drucker Creality, Prusa oder Zortrax ist.
Ein Haus in 3D, oder ein paar Worte über die konkrete Umsetzung der FFF-Methode
Eine offensichtliche Änderung des klassischen FFF/FDM-Verfahrens, die für die Anwendung dieser Technologie im Bauwesen notwendig ist, ist die Änderung des Materials und der Extrusionsmethode. Bei inkrementell gedruckten Häusern haben wir es nicht mehr mit einer Spule Filament und einem Bowden- oder Direktextruder zu tun, sondern mit einer speziellen Pumpe, die eine entsprechend vorbereitete Betonmischung pumpen kann. Natürlich, muss bei dieser Variante der beliebten Drucktechnik der Kopf nicht auf hohe Temperaturen erhitzt werden, da das extrudierte Material bereits in halbflüssiger Form vorliegt. Ein weiteres Problem sind die mechanischen Konstruktionen, mit denen der “Druckkopf” bewegt wird.
Einige 3D-Drucker für den Bau basieren auf einer beweglichen Portalstruktur, bei der sich ein rechteckiger Rahmen (ohne untere Querstange) auf zwei parallelen Portalen, die auf beiden Seiten des Bauplans positioniert sind, entlang einer Achse (z. B. X) auf zwei parallelen Portalen bewegt, die auf beiden Seiten des Bauplans angeordnet sind, während die Bewegung in der zweiten horizontalen Achse (Y) und in der vertikalen Achse (Z) bereits auf Führungen erfolgt, die in den oberen Teilen der Maschine befestigt sind. Bei (annähernd) konzentrischen Strukturen bietet sich jedoch ein rotierender Teleskoparm mit einem linearen Ausleger an, an dessen Ende der Druckkopf platziert wird – solche Lösungen sind bereits im Angebot eines Unternehmens, welches Drucker für die Bauindustrie herstellt, erschienen.
Wie sieht es mit der Ästhetik aus?
Die Frage nach der Ästhetik der Wände und kleinerer Elemente von 3D-gedruckten Häusern ist eine interessante Frage. Wenn man sich die bereits realisierten Projekte ansieht, stellt man fest, dass die Architekten in den allermeisten Fällen nicht versuchen, den schichtweisen Aufbau der Wände mit den sichtbaren Ausbuchtungen zu verbergen, die durch die einzelnen Durchgänge des Druckkopfes entstehen.
Anstatt die Unebenheiten zu kaschieren nutzen die Designer diese eher ungewöhnliche Oberflächenerscheinung mit Stolz für ihre Konstruktionen und verleihen ihnen einen einzigartigen Charakter. Darüber hinaus entsprechen die sichtbaren Schichten der Ästhetik modernistischer Entwürfe, und das gilt sowohl für den Außen- als auch für den Innenbereich von Gebäuden. Es spricht natürlich nichts dagegen, die Wände mit einer geeigneten Farbe zu streichen – häufig wird Weiß gewählt, was den rohen Charakter des reinen Betons etwas mildert und den Räumen eine freundliche Helligkeit und Großzügigkeit verleiht.
Besondere Bedingungen für den Bau von Häusern mit 3D-Drucktechnologie
Ein äußerst wichtiger Aspekt von 3D-gedruckten Gebäuden ist die große Flexibilität bei der Gestaltung des Wandverlaufs. So weisen viele Bauwerke direkt aus der Moderne übernommene Kurven und fließende Übergänge zwischen einzelnen Wänden auf, die – in Kombination mit der charakteristischen Dynamik der horizontalen Betonschichten – experimentelle oder (zunehmend) funktionale Gebäude von ihren konventionellen Pendants abheben.
Es sollte auch hinzugefügt werden, dass ein “gedrucktes” 3D-Haus in Wirklichkeit fast immer eine Kombination aus Druck und klassischen Bautechniken ist,was auf die Merkmale des inkrementellen Herstellungsprozesses zurückzuführen ist. Wie bei Desktop- und Boden-3D-Druckern (in der Industrie) sind auch hier horizontale Flächen – Decken – ein Problem. Aus diesem Grund sind die meisten gedruckten Häuser einstöckig gebaut. (eingeschossig), seltener zweigeschossig (ein Stockwerk plus Erdgeschoss), während das Dach oft durch Aufsetzen eines klassischen Dachstuhls mit einer typischen Dacheindeckung auf dem Gebäuderand entsteht.
Die Möglichkeit, komplexe Wände zu drucken, stellt einen Durchbruch im Bauwesen dar, da sowohl der Zeitaufwand als auch die Produktionskosten und die Anzahl der Mitarbeiter, die für die Überwachung des Druckprozesses und das Laden des Baumaterials erforderlich sind, erheblich reduziert werden. Auf diese Weise können große Projekte in kurzer Zeit realisiert werden, wie wir bereits in unserem Blog berichten konnten. Wenn Sie das Thema interessiert, sollten Sie unbedingt weiterlesen.
