Technologien für den Übergang des Bausektors zur Kreislaufwirtschaft
Die Bauindustrie ist seit langem für ihre nicht nachhaltigen Praktiken bekannt. Gebäude werden oft ohne Rücksicht auf ihre Umweltauswirkungen geplant und gebaut. Angesichts der zunehmenden Besorgnis über den Klimawandel und die Erschöpfung der Ressourcen wächst jedoch der Druck auf das Baugewerbe, sich auf die Kreislaufwirtschaft umzustellen - ein Wirtschaftsmodell, das die Wiederverwendung und das Recycling von Ressourcen fördert. Glücklicherweise machen es moderne Technologien der Bauindustrie leichter als je zuvor, diesen Übergang zu vollziehen.
Mit diesen Informationen wollen wir die innovativsten herausfinden und beginnen mit 3D-Druck.
Der dreidimensionale Druck revolutioniert die Bauindustrie, indem er sie ressourcenschonender und nachhaltiger macht. In den letzten Jahren hat die Technologie an Aufmerksamkeit gewonnen und bedeutende Fortschritte gemacht, aber sie ist noch nicht vollständig in den Mainstream eingezogen. Mit dieser Übersicht wollen wir tiefer in das Thema eintauchen und sehen, welches Potenzial die Technologie hat, um zur Transformation des Kreislaufbaus beizutragen.
Von Misanthropic One - https://www.flickr.com/photos/22902505@N05/26587585494/, CC BY 2.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=93480946
Welches sind die möglichen Anwendungen des 3D-Drucks für das kreisförmige Bauen?
Ein Bereich, mit dem sich die Innovatoren befassen, ist der Einsatz dieser Technologie zur Realisierung komplexer Formen, die mit herkömmlichen Methoden nur schwer oder gar nicht zu realisieren wären. Es wird erwartet, dass dies dazu beitragen kann, Abfall zu reduzieren, indem weniger Material verwendet wird und weniger Abfall während des Bauprozesses entsteht. Die Technologie könnte eingesetzt werden für Betonschalungen, sondern auch für die Fassadensysteme die auf das jeweilige Projekt zugeschnitten sind. In diesem Fall besteht der Ansatz darin, dass maßgeschneiderte Lösungen die genauen Spezifikationen der Gebäude berücksichtigen und die vorgefertigten Platten, die möglicherweise nicht passen, ersetzen würden. Natürlich wird dadurch auch die Kreativität und der Entwurf neuer Gebäudeformen gefördert.
Aufgeschlüsselt bedeutet dies, dass es auch ein Potenzial gibt für 3D-gedruckte Halterungen und Anschlüsse die verwendet werden können, um Bauelemente auf präzisere und effizientere Weise miteinander zu verbinden und so den Abfall zu reduzieren, indem der Bedarf an zusätzlichen Materialien oder Anpassungen während des Bauprozesses minimiert wird. Ein passendes Beispiel hierfür ist die Haus Chicon in Austin, das 2018 gebaut wurde und so konzipiert ist, dass es mit nahezu null Abfall funktioniert. Das Unternehmen ICON nutzte seine Vulkan-Bausystem die Strukturen von bis zu 3.000 Quadratmetern drucken kann. Das Ziel besteht jedoch nicht nur darin, eine abfallfreie Konstruktion zu ermöglichen, sondern auch ein Konzept für den nachhaltigen Hausbau mit sichereren und schnelleren Bauzeiten zu beweisen. Der Vulcan genannte Drucker ist so konzipiert, dass er unter den Bedingungen arbeitet, die an Orten wie Haiti und im ländlichen El Salvador herrschen, wo die Stromversorgung unvorhersehbar ist, Trinkwasser nicht garantiert werden kann und technische Unterstützung spärlich ist.
Von ICON Team - https://3dprintingindustry.com/news/icon-unveils-plans-for-improved-next-generation-vulcan-3d-printer-190706/, CC BY-SA 4.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=126652246
In Deutschland hingegen wird in Heidelberg mit dem BOD2-Drucker von COBOD demnächst das größte 3D-Druckgebäude errichtet. Einer der führenden Partner bei diesem Projekt ist PERI 3D Konstruktion. Sie bauten das erste deutsche 3D-Wohnung in Beckum, Nordrhein-Westfalen, zusammen mit Hous3Druck, das deutsche Bauunternehmen ist auf den 3D-Druck von Gebäuden spezialisiert. Die Betonschalung ist einzigartig mit einer dreischaligen Hohlwand, die mit einem Isoliermaterial gefüllt ist. Darüber hinaus hat die Technische Universität Eindhoven Großformat-Portaldrucker ermöglicht es der Forschungseinrichtung der Schule, mit druckbaren Strukturen und Materialien zu experimentieren, die notwendig sind, um den 3D-Druck im Bausektor voranzubringen.
Die Industrie experimentiert auch mit dem 3D-Druck mit nachhaltigen (oder weniger kohlenstoffintensiven) Materialien, z. B. Ton (Tondruck). Solche Gebäude könnten sehr billig, gut isoliert, stabil, wetterfest, klimaanpassungsfähig, anpassbar und in kurzer Zeit gebaut werden, und die Fertigkeiten für die manuelle Arbeit sind leicht zu erlernen. Einer der ersten Prototypen, TECLA, wurde im Jahr 2021 in Italien fertiggestellt.
Was sind die aktuellen Herausforderungen für die Technologie im Kreislaufbau?
Kosten
Die Kosten für 3D-Druck-Ausrüstung und -Materialien sowie die damit verbundene Infrastruktur können im Vergleich zu herkömmlichen Bauverfahren relativ hoch sein. Natürlich ist dies von Projekt zu Projekt unterschiedlich, aber der Hauptkostentreiber sind die Ausrüstung (und deren Wartung) sowie die Materialkosten (hauptsächlich Beton, Kunststoffe und Metalle), die variieren. Durch den hohen Automatisierungsgrad können jedoch die Arbeitskosten gesenkt werden. Für kleine Bauunternehmen kann dies ein wichtiger Faktor für den Einsatz dieser Technologie sein.
Baugesetze und Verordnungen
Die Entwicklung von Bauvorschriften und -regelungen speziell für 3D-gedruckte Konstruktionen ist noch ein laufender Prozess. Die Behörden müssen sicherstellen, dass die mit der 3D-Drucktechnologie erstellten Bauwerke den Sicherheits-, Haltbarkeits- und Qualitätsstandards entsprechen. Die Erstellung dieser Richtlinien erfordert Zeit und die Zusammenarbeit zwischen den Akteuren der Branche und den Aufsichtsbehörden.
Materialentwicklung und Energieeinsatz
Die Entwicklung geeigneter Konstruktionsmaterialien für den 3D-Druck ist immer noch ein aktiver Bereich der Forschung und Entwicklung. Die Suche nach Materialien, die die erforderlichen Kriterien für Festigkeit, Haltbarkeit und Nachhaltigkeit erfüllen, ist entscheidend für eine erfolgreiche Umsetzung in größerem Maßstab. Dieser Faktor ist besonders wichtig für das Thema der Kreislaufwirtschaft im Bauwesen. Darüber hinaus gibt es auch Bedenken hinsichtlich der Umweltauswirkungen der 3D-Drucktechnologie. Der Energie- und Ressourcenbedarf des Konzepts muss im Hinblick auf die Kreislaufwirtschaft sorgfältig geprüft werden, wobei das Ziel darin besteht, die Umweltauswirkungen aller Stufen des Produktionsprozesses zu minimieren. Derzeit wird mit Lösungen aus erneuerbaren Materialien und ihrem Lebensende im Bausektor experimentiert.
Abschließend sei darauf hingewiesen, dass eine Kreislaufwirtschaft im Bausektor von entscheidender Bedeutung ist, um die Auswirkungen der Branche auf die Umwelt zu verringern. Der 3D-Druck könnte einer der Wege sein, die wir gehen können. Wie bei jedem anderen Projekt ist auch bei Bauprojekten, bei denen der 3D-Druck eingesetzt wird, eine Bewertung des Lebenszyklus unerlässlich. Das Design, die verwendeten Materialien und die Wartung während der Lebensdauer der Projekte bestimmen neben anderen Faktoren die Nachhaltigkeit der Projekte.
