Wie ein Haus am Drucker entsteht 3-D-Drucker erobern die Baubranche

Drucker mit 3-D-Technologie werden immer besser, schneller und größer. Nicht nur Implantate oder Autokarosserien lassen sich damit fertig, sondern auch ganze Gebäude. 2014 soll das erste Haus aus dem Drucker fertig sein. Die Baubranche steht vor neuen Herausforderungen.

Steffen Guthardt

Das Möbiusband: Die ungewöhnliche Struktur ist Vorlage für das erste gedruckte Haus. - © Architecture Universe

Implantate, künstliche Blutgefäße, Fahrräder, Handyhüllen oder Autokarosserien. Alle diese Produkte lassen sich bereits mit 3-D-Druckern herstellen. Doch das Ende der neuen technischen Möglichkeiten, die die Apparaturen bieten, ist offenbar noch lange nicht erreicht. Das zeigt das Projekt eines  niederländischen Architekten und eines italienischen Druckerherstellers. Sie bauen ein Gebäude mit 1.000 Quadratmetern Nutzfläche am 3-D-Drucker, das bereits im nächsten Jahr fertig sein soll.

Auf die Größe kommt es an: Der "D-Shape" ermöglicht den Druck von meterlangen?Bauteilen, die sich später zu Gebäuden zusammensetzen lassen. - © Enrico Dini
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Das so genannte "Landscape House" ist architektonisch hoch anspruchsvoll. Angelehnt an das bekannte Möbiusband gehen Böden, Decken und Wände nahtlos ineinander über. Dieser Fluss der Formen soll an eine endlose Landschaft erinnern.

Der Bau wird als Beitrag zu einem europäischen Architektur-Wettbewerb entworfen. Ob Museen, Unternehmen oder Privatpersonen – an potenziellen Investoren für das etwa fünf Millionen Euro teure Projekt soll es nach Angaben des Architekten Janjaap Ruijssenaars nicht mangeln.

Motiv aus dem Computer

Mit einem gewöhnlichen 3-D-Drucker ließe sich ein Projekt dieser Größenordnung allerdings nicht realisieren. Der Architekt greift deshalb auf eine Maschine zurück, die der Italiener Enrico Dini entworfen hat. "D-Shape" kann einzelne Bauteile in einer Größe von 54 Quadratmetern drucken. Die gedruckten Teile werden dann später zu dem kompletten Haus zusammengesetzt.

Bevor gedruckt werden kann, muss die Maschine die geometrischen Daten und Maße für den Bau erhalten. Dafür greifen die Architekten auf das CAD-Verfahren zurück. Mit Computern wird ein virtuelles 3-D-Modell des späteren Bauwerks erstellt. Neben den räumlichen kann der Rechner auch die späteren physikalischen Eigenschaften eines Baus wie Dichte, Elastizität oder elektrische Leitfähigkeit simulieren. Ist das Modell fertig, werden die Daten an den Drucker zur Ausgabe des Objekts übertragen.

Seite 2: So funktioniert der 3-D-Drucker

Sand statt Tinte

Der 3-D-Drucker besteht aus einem sehr leichten und transportfähigen Aluminium-Gerüst, an dem oben ein Druckkopf mit 300 Düsen befestigt ist. Der Kopf ist kaum größer als ein Reisekoffer und lässt sich angetrieben von mehreren Stellmotoren in alle Richtungen bewegen. Anstatt von Tinte oder Kunststoff, das bei den vom Handel angebotenen 3-D-Druckern üblicherweise verwendet wird, kann der "D-Shape" Sand, Mineralstaub oder Kies zum Drucken nutzen. Die Baustoffe werden mit einem Bindemittel versetzt und erreichen nach der Aushärtung eine Stabilität vergleichbar mit Marmor.

Aus den Düsen des Druckers kommen?Sand, Kies und Bindemittel. - © Enrico Dini
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Der Druck bis zum fertigen Bauteil verläuft in hunderten von Durchgängen. Nur etwa dreieinhalb Minuten benötigt das Gerät für eine zehn Millimeter dicke Schicht von 54 Quadratmetern. Ist eine Ebene fertig, hebt sich der Druckkopf ein kleines Stück nach oben und gibt die nächste Schicht aus. Über drei Meter kann das Bauteil pro Tag in die Höhe wachsen. Für den gesamten Druck der einzelnen Bauteile und deren Zusammensetzung planen die Architekten ein halbes Jahr ein.

Mit noch größeren Druckern könnte die Bauzeit eines Bauwerks dieser Größe auf wenige Wochen reduziert werden, ist Dini überzeugt. Dann könnten Gebäude sogar in einem einzigen Druckvorgang entstehen. Dazu bedarf es aber weiterer Investitionen in die Druckertechnologie und größerer ­Maschinen.

Geringe Baukosten

Das für den Druck benötigte Bindemittel ist zwar teurer als Zement, allerdings wird insgesamt weniger Material als beim herkömmlichen Bauen benötigt. Das computergesteuerte Verfahren ist so exakt, dass es kaum zu Abfallprodukten kommt. Überschüssiger Sand kann für die nächste Druckphase wiederverwendet werden. Da fast alle Arbeitsschritte automatisiert ablaufen, kann das Gebäude fast ohne Personal gefertigt werden. Die Arbeitskosten beim "Landscape House" sollen deshalb rund 50 Prozent weniger betragen als bei herkömmlicher Bauweise.

Bauingenieur Dini glaubt, dass es nur eine Frage der Zeit ist, bis Gebäude in Serie mit 3-D-Druckern gebaut werden. Die Berufsbilder im Bauhandwerk könnten sich dann verändern.