Das 3D-Drucken bzw. additive Fertigen ist eine neue Bautechnik, die es ermöglicht, Bauteile bzw. Bauwerke (aus Beton) in einem Schichtbauverfahren herzustellen. Neben dem hohen Automatisierungsgrad zeichnet sich diese Bauweise dadurch aus, dass keine Schalung benötigt wird und eine größere Form- und Gestaltungsfreit als bei konventionellen Bauweisen möglich ist.
Das Centrum Baustoffe und Materialprüfung der Technischen Universität München hat bereits seit 2013 auf diesem Gebiet im Rahmen von Forschungsprojekten weitreichende Erfahrungen gewonnen und forscht aktuell im Rahmen des Sonderforschungsbereichs/Transregio TRR 277 „Additive Manufacturing in Construction – The Challenge of Large Scale“. Zudem ist es in die Entwicklung von Druckmaterialien involviert. Im Rahmen der Materialprüfung ist es an Zulassungsprüfungen zur Erwirkung der benötigten bauaufsichtlichen Zulassungen (Zustimmung im Einzelfall (ZiE) bzw. bauvorhabenbezogene Bauartgenehmigung (vBG)) im Bereich der Additiven Fertigung beteiligt. Hier ist es auch an den beiden Bauvorhaben der 3D-gedruckten Häuser in Beckum und Weißenhorn der Firma PERI GmbH beteiligt.
Der Beitrag im BR (https://www.ardmediathek.de/br/video/gut-zu-wissen/wohnhaus-aus-dem-3-d-drucker/br-fernsehen/Y3JpZDovL2JyLmRlL3ZpZGVvL2RmOTlhMjZiLTc3MTAtNGZmYy1hMTE3LTkzMTQ1ZjBjMzJiZA/) zeigt den 3D-Druck eines dieser Häuser und zwei Verfahren der additiven Fertigung mit Beton, an denen das Centrum Baustoffe und Materialprüfung forscht.
Das erste gezeigte Verfahren (Extrusion) eignet sich zur Herstellung thermisch und strukturell optimierter Bauelemente durch Kombination von Leichtbeton und 3D-Druck. Solche Bauelemente könnten z.B. in Außenwänden von Gebäuden ohne zusätzliche Wärmedämmung eingesetzt werden. Durch den Aufbau aus feinen Betonsträngen können eine hohe Auflösung erreicht und frei geformte Bauteile hergestellt werden. Zudem können bei der Extrusion des Betons Hohlraumstrukturen geschaffen werden und weitere Funktionen in das Bauteil bereits während der Fertigung integriert werden. Die Konzeption, technische Umsetzung und Materialentwicklung für die Herstellung dieser Bauteile fand im Forschungsprojekt „Additive Fertigung von multifunktionalen, monolithischen Wandelementen durch Extrusion von Leichtbeton“ der Technischen Universität München durch die Lehrstühle für Holzbau und Baukonstruktion sowie für Werkstoffe und Werkstoffprüfung im Bauwesen statt. Unterstützt wurde das Projekt durch das Innovationsprogramm Zukunft Bau des Bundesinstituts für Bau-, Stadt- und Raumforschung (BBSR) sowie die Industriepartner HeidelbergCement AG, Ed. Züblin AG, Knauf PFT GmbH & Co. KG sowie Dennert Poraver GmbH.
Zusätzlich bekommt man auch einen kurzen Einblick in die Partikelbettverfahren, mit denen bionisch inspirierte, formoptimierte Konstruktionselemente mit großer Formfreiheit hergestellt werden können. Bei diesem Fertigungsverfahren, auch Selektives Binden genannt, handelt es sich um ein Verfahren des 3D-Druckens im engeren Sinn, bei dem dünne Schichten eines schüttbaren Materials durch lokales Einbringen eines fließfähigen Materials selektiv gebunden werden, so dass Schicht für Schicht der zuvor am Computer modellierte Festkörper entsteht.