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Stellen Sie sich einen 3D-Drucker von der Größe eines Lieferwagens vor, der bis zu 4,2 Terabyte Daten mit einer Auflösung von 16.000x40.000 Pixeln verarbeiten kann. Statt des sonst üblichen Kunststoffs verteilt dieser Drucker Schicht für Schicht ein Zementbindemittel in einer Art Sandkasten: Nach dem Trocknen und Verfestigen bleibt ein 2x1m großer Zementgegenstand übrig, der umhüllende Sand kann wiederverwendet werden.
Die verschiedenen so erhaltenen Objekte passen perfekt ineinander und lassen sich auf der Baustelle leicht zusammensetzen. Das Ergebnis? Materialeinsparungen von bis zu 80 % und verkürzte Arbeitszeiten.
Dies ist nur eines der Projekte, welche Benjamin Dillenburger mit seinem Team in den Labors vom EMPA und EA-WAG der ETH Zürich entwickelt hat. Die im Labor erfundenen Technologien werden im "DFAB HOUSE" - NEST BUILDING, einem Gebäude in Dübendorf nur wenige Kilometer von Zürich entfernt, getestet. Das Haus kann nach Voranmeldung besichtigt werden.
In seinem Referat am 23. Januar 2020 in Bozen beim Klimahouse Congress sprach Dillenburger nicht nur über 3D-Drucker, sondern auch über andere wichtige Innovationen, die bereits Realität geworden sind. Zum Beispiel eine gewellte Stahlbetonwand: Ein Roboter baut selbstständig eine Stahlmatte als Schalung und Bewehrung, in die der Beton dann gegossen wird.
Das Geschoss über dem so erbauten Hausteil wurde mit 3D-Druckbetonelementen gebaut. Anstelle von Glas wurden mit Aerogel gefüllte Holzrahmen für transparente Wände verwendet. Aerogel ist das leichteste bekannte, transparente und hoch isolierende Baumaterial.
"Jedes Jahr wird als Folge der weltweit vorangetriebenen Urbanisierung ein neues Stadtgebiet von der Größe von Paris gebaut", erklärt Dillenburger. Da die Bauindustrie auch heute noch eine der niedrigsten Produktivitäts- und Automatisierungsraten aufweist und die Kosten hoch sind, ist Dillenburger überzeugt, dass in den kommenden Jahren die gesamte Produktionsprozesskette so weit wie möglich digitalisiert werden muss. Der Schritt vom einfachen BIM, Building Information Modeling, hin zum FIM, Fabrication Information Modeling, ist aufwendig, aber notwendig.
"Letztlich wird uns auch der Mangel an Ressourcen dazu zwingen, wenn man bedenkt, dass China allein in den letzten drei Jahren mehr Zement verbraucht hat als die USA im gesamten 20. Jahrhundert“, sagt Dillenburger. Die Eindämmung des Materialverbrauchs, die Verwendung "intelligenter" vorgefertigter Bauelemente und die Vervielfachung von Lösungen bereits in der Entwurfsphase sind die Grundsteine einer neuen digitalen Baukultur.
Die Zürcher
Labors blicken bereits in die Zukunft: Neue Software soll die kreativen
Prozesse unterstützen, der 3D-Druck von Treppen- und Dachkomponenten, der
Einsatz neuer, noch leistungsfähigerer Extrusionen und der Druck ohne Schalung sind in Arbeit.
Image credits: Gramazio Kohler Research, ETH Zurich or Keystone/Christian Beutler