3D-Betondruck von Gebäuden – Erfahrungen mit mobilem Auslegersystem und Dickschichtverfahren

Der 3D-Betondruck von Gebäuden stellt eine zukunftsweisende Technologie dar, um die personellen, ökologischen und ökonomischen Herausforderungen des Bauwesens zu adressieren. Der Bausektor ist weltweit für etwa 40 % des Energieverbrauchs verantwortlich; gleichzeitig wird durch optimierten Materialeinsatz und effiziente Bauprozesse ein Einsparpotenzial von 30 - 70 % gesehen. Der 3D-Betondruck leistet hierbei einen wichtigen Beitrag, da er einen hohen Automatisierungsgrad, reduzierten manuellen Arbeitsaufwand und eine ressourcenschonende Bauweise ermöglicht. Dies wirkt zugleich dem akuten Fachkräftemangel im Bausektor entgegen.

Das Instatiq P1-System basiert auf dem extrusionsbasierten Verfahren, bei dem ein kontinuierlicher Betonstrang schichtweise aufgetragen wird. Im Unterschied zu traditionellen Portaldruckern verfügt der P1 über einen mobilen Ausleger, der auf einem Großraummanipulator montiert ist, wodurch eine hohe Flexibilität und Mobilität auf der Baustelle erreicht wird. Der Drucker verarbeitet Beton nach DIN EN 206 mit einem Größtkorn von bis zu 8 mm. Der digitale Druckprozess wird auf Basis eines 3D-Modells gesteuert, das zunächst in einzelne Schichten („Slicing“) und anschließend in G-Code übersetzt wird, um die Druckpfade, -geschwindigkeiten und Schichtabfolgen zu bestimmen. Durch die flexible Anpassung der Wandstärken an die statischen Anforderungen wird Material ausschließlich dort eingesetzt, wo es strukturell notwendig ist, wodurch das Treibhauspotenzial des Bauwerks signifikant reduziert werden kann.

Ein anschauliches Beispiel für den Einsatz des Instatiq P1 ist ein Wohngebäude in Metzingen, das in Kooperation mit Strabag/Züblin realisiert wurde. Auf einer Grundfläche von etwa 180 m² wurden die tragenden Bauteile in bis zu 12 m Gebäudehöhe direkt auf der Baustelle gedruckt, wobei der Druckprozess präzise überwacht wurde. Durch den Einsatz des mobilen Auslegers entfiel das konventionelle und zeitintensive Mauern der Wände. Die Planungs- und Genehmigungsverfahren erfolgten in enger Abstimmung mit den zuständigen Behörden und wurden wissenschaftlich durch das KIT/MPA Karlsruhe begleitet. Das Projekt demonstriert, dass der 3D-Betondruck mit dem Instatiq P1 nicht nur eine ressourcenschonende Bauweise ermöglicht, sondern auch eine effiziente und flexible Alternative zu traditionellen Bauverfahren darstellt.