Herausforderungen für einen traditionellen Werkstoff auf dem Weg in die Zukunft

Additive Fertigung, auch einfach 3D-Druck genannt, wird oft als die dritte industrielle Revolution bezeichnet, da sie das Potenzial bietet, die traditionellen Herstellmethoden grundlegend zu verändern. Insbesondere im Bauwesen, wo jedes Gebäude aufgrund der unterschiedlichen örtlichen Gegebenheiten mehr oder weniger einzigartig ist, hat die additive Fertigung das Potenzial, eine Schlüsseltechnologie bei der Digitalisierung zu werden [1]. Bei der additiven Fertigung wird das Material nur dort eingesetzt, wo es eine Funktion erfüllt. Dieser Ansatz unterscheidet sich grundlegend von herkömmlichen Bauweisen, die Fertigteile und/oder Systemschalungen mit manuellen Fertigungstechniken kombinieren, was im Resultat zu einer wenig ressourceneffizienten Bauweise führt. Auch wenn zementgebundene Baustoffe wie Beton theoretisch zur Herstellung von Elementen beliebiger Form verwendet werden können, werden im heutigen Betonbau weitgehend einfache Formen mit konstantem Querschnitt gefertigt. Dies ist insbesondere auf die hohen Kosten des Schalungsbaus sowie den geringen Automatisierungsgrad im Bauwesen zurückzuführen. Im Vergleich zur konventionellen Produktion sind 3D-Druckverfahren für die vollautomatische Herstellung von geometrisch komplexen und materialeffizienten Bauteilen – auch bei kleinen Stückzahlen – prädestiniert.

Im Vortrag werden die Herausforderungen für den traditionellen Werkstoff Beton ausgehend vom 3-Stoff-System im traditionellen Betonbau mit Schalung hin zum Multi-Komponenten-High-Tech-Werkstoff für die additive Fertigung im Betonbau thematisiert und Lösungsansätze anhand aktueller Forschung diskutiert. Dabei wird eine gesamtheitliche Betrachtung der möglichen additiven Fertigungsverfahren im Betonbau vorgenommen, ausgehend vom Partikelbett-3D-Druck über Extrusions-3D-Druckverfahren bis hin zum Shotcrete 3D Printing.