Wohnen im Wandel – revolutioniert der 3D-Druck den Wohnungsbau?

Der 3D-Druck eröffnet in der Bauindustrie neue Möglichkeiten und hat das Potenzial, die Branche zu verändern. 3D-gedruckte Häuser können nicht nur die Wohnungskrise lösen, sondern ermöglichen auch die Umsetzung effizienterer, erschwinglicherer und umweltfreundlicherer Bauprojekte. 

Mithilfe einer Modellierungssoftware wird ein Entwurf der Häuser erstellt. Ein 3D-Drucker druckt dann nach dem Prinzip der additiven Fertigung das Haus Schicht für Schicht. Allerdings werden nur die Wände gedruckt. Bodenplatte, Geschossdecken und das Dach, sowie Fenster, Türen und die technische Ausstattung wie Heizung und Elektrik müssen als eigene Bauteile eingebaut werden. Damit Sie eine bessere Vorstellung davon haben, wie ein Gebäude gedruckt werden kann, erklären wir in diesem Artikel, was die 3D-Druck-Technologie ist und welche Vorteile und Nachteile sie bietet. 

Was ist 3D-Druck?

Der 3D-Druck ist eine transformative Technologie, die sich auf die Verwendung einer digitalen Datei zur Herstellung dreidimensionaler Objekte bezieht. Dabei wird das Material in mehreren Schritten aufgetragen, bis die gewünschte Form erreicht ist. Jede Schicht ist ein horizontaler Querschnitt des Endprodukts, das fein geschnitten wurde. Die Technologie hat sich seit ihren Anfängen erheblich weiterentwickelt und wird heute in verschiedenen Branchen eingesetzt, darunter:

• Fertigung und Technik: Der 3D-Druck wird vor allem für die schnelle Herstellung von Prototypen verwendet, was den Entwicklungsprozess durch die schnelle Überarbeitung von Designmodellen beschleunigt. Zudem profitiert die industrielle Fertigung davon, dass mit dem additiven Fertigungsverfahren komplizierte Geometrien entworfen werden können.
• Gesundheitswesen: Die Genauigkeit der Technologie ermöglicht die Herstellung präziser medizinischer 3D-Modelle und passgenauer Prothesen, was die Operationsplanung und die Patientenversorgung revolutioniert. Dieses Element der Personalisierung ist eine wesentliche Voraussetzung für eine effiziente Patientenversorgung und bessere Ergebnisse.
• Bauwesen: Mit dem additiven Verfahren können auch Notunterkünfte für Katastrophenfälle gebaut werden. Aber auch normale Häuser lassen sich mit dieser Methode bauen, sodass Häuser aus dem 3D-Drucker die weltweite Wohnungsnot lindern könnten. 3D-gedruckte Häuser können nicht nur erschwinglicher, sondern auch nachhaltiger sein, indem zum Beispiel ein umweltfreundlicherer Beton verwendet wird.

Wie kann man ein Haus in 3D drucken?

Die Technologie, die hinter 3D-gedruckten Häusern steht, revolutioniert den Bauprozess durch ihre Effizienz und Innovation. Zu den wichtigsten Schritten bei der Schaffung dieser futuristischen Häuser gehören:

1. Entwurf und Erstellung des Bauplans: Zunächst wird für das Projekt eine gründliche CAD-Zeichnung erstellt, die den Grundriss, die Grösse und die Konstruktion des Hauses festlegt.
2. Planung und Vorbereitung des Materials: Das Hauptmaterial wird für den Druck vorbereitet. In der Regel handelt es sich dabei um Mörtel oder Beton. Anschliessend wird dieses Material mithilfe eines grossen Konstruktionsdruckers Schicht für Schicht extrudiert, um das Fundament und die Wände zu erstellen.
3. Einbau nach dem Druckvorgang: Nach dem Druckprozess werden zusätzliche Installationen wie Fenster, Türen, Sanitäranlagen und elektrische Leitungen eingebaut, um die Gebäudestruktur zu vervollständigen.

Im folgenden Video sehen Sie, wie ein Haus gedruckt wird. 

Welche Vorteile bieten 3D-gedruckte Häuser?

Die additive Fertigung bietet eine effiziente, kostengünstigere und umweltfreundlichere Alternative in der Bauindustrie. Von der Verwendung recycelbarer Materialien bis zur Vielseitigkeit des Designs gibt es viele Gründe, warum 3D-gedruckte Häuser eine gute Option für das Wohnen der Zukunft sind. Einige der wichtigsten Vorteile von 3D-gedruckten Häusern sind im Folgenden aufgeführt: 

• Kurze Bauzeit und Kosteneffizienz:
  • Die additive Fertigung verkürzt die Bauzeit erheblich. Ein kleines Haus kann innerhalb von weniger als 24 Stunden gebaut werden.
  • Die durchschnittlichen Kosten belaufen sich auf 130.000 bis 150.000 €, einschliesslich des Einbaus von Sanitär- und Elektroanlagen. Damit ist sie deutlich günstiger als herkömmliche Bauweisen. Einige Häuser wurden bereits für nur 3.750 € gebaut.
  • Auch die Arbeitskosten werden minimiert, da nur 2 bis 3 Personen für die Wartung des Druckers benötigt werden.
• Nachhaltigkeit und Energieeffizienz:
  • Durch den geringeren Materialeinsatz fallen weniger CO₂ -Emissionen und Bauabfälle an.
  • Durch die Verwendung nachhaltiger Materialien können 3D-gedruckte Häuser umweltfreundlicher gemacht werden.
  • Zudem sorgen optimierte Wandaufbauten für eine verbesserte Isolierung, was den Energieverbrauch und die Betriebskosten senkt.
• Designflexibilität und strukturelle Integrität:
  • Der 3D-Druck ermöglicht Architekten eine grössere kreative Flexibilität, da der Drucker Formen und Muster ermöglicht, die in der traditionellen Bauweise nur schwer zu realisieren sind.
  • Durch die automatisierten Verfahren werden zudem die strukturelle Integrität und eine gleichbleibende Qualität gewährleistet, damit die Häuser langlebig sind und den unterschiedlichsten Witterungsbedingungen standhalten.

Welche Herausforderungen und Nachteile gibt es bei 3D-gedruckten Häusern?

Natürlich bietet die additive Fertigung nicht nur Vorteile, sondern auch einige Herausforderungen und Nachteile, die es zu berücksichtigen gilt.

Technische und materielle Beschränkungen

Nur bestimmte Materialien eignen sich für die additive Fertigung, da sie bestimmte Anforderungen an Druckbarkeit, Verarbeitbarkeit und strukturelle Integrität erfüllen müssen. Daher ist die Materialauswahl relativ beschränkt. Da es sich bei den Baustellen nicht um eine kontrollierte Umgebung handelt, könnten Witterungsbedingungen den Druckprozess erheblich beeinträchtigen, was den Bauprozess verlängern könnte. 

Fehlendes Fachwissen

Auch hier könnte der Fachkräftemangel dazu führen, dass es nicht genügend Arbeitskräfte mit den erforderlichen Fähigkeiten zur Nutzung von 3D-Druckern gibt. Schulungen und Weiterbildungen könnten dem entgegenwirken. Gleichzeitig entsteht aber mit der Automatisierung der Bauarbeiten durch den 3D-Druck auch die Sorge, dass herkömmliche Arbeitsplätze ersetzt werden. 

Reale Beispiele von 3D-gedruckten Häusern

BioHome3D 

BioHome3D ist ein bahnbrechendes Projekt des Advanced Structures and Composites Centre an der University of Maine. Es ist das erste 3D-gedruckte Haus der Welt, das vollständig aus biobasierten Materialien besteht. Für das 56 Quadratmeter grosse Haus wurden Holzfasern und Bioharz verwendet. Da der 3D-Drucker so präzise arbeitet, entsteht bei der Herstellung des Hauses fast kein Abfall. 

Auch bei der Gestaltung des Hauses wurde Wert auf Nachhaltigkeit gelegt: Es ist zu 100 % mit Holz gedämmt und besteht aus vollständig recycelbaren Materialien, sodass der Wärmewiderstand individuell angepasst werden kann. Dass das Haus auch schwierigen Bedingungen standhält, wurde während einer einjährigen Testphase bewiesen, in der es Temperaturen von –17 °C bis 40 °C und heftige Wind- und Schneestürme erfolgreich überstand. Dies verdeutlicht die Langlebigkeit und strukturelle Integrität des Prototyps. 

3D-gedruckte Häuser von Serendix für die Katastrophenhilfe

Das japanische Unternehmen Serendix hat in weniger als 24 Stunden ein kugelförmiges Haus für weniger als 24.000 € gebaut. Diese Schnellbautechnik reduziert den Energieverbrauch, den Materialabfall und die CO2-Emissionen erheblich. Für die Häuser wird Stahlbeton verwendet, damit sie widerstandsfähig und robust sind und sowohl Erdbeben als auch Taifune standhalten. Schliesslich sollen die Häuser auch als Notunterkünfte im Katastrophenfall dienen. Für den Zusammenbau aller 3D-gedruckten Teile wurden nur 3 Stunden benötigt, während das Endergebnis in insgesamt nur 23 Stunden und 12 Minuten fertiggestellt wurde. 

Sind 3D-gedruckte Häuser die Häuser der Zukunft?

Der 3D-Druck hat das Potenzial, das Bauwesen zu verändern, wobei der Fokus besonders auf Effizienz, Nachhaltigkeit und Innovation liegt. Der Markt für 3D-gedruckte Häuser wird von 36,82 Millionen Dollar im Jahr 2022 auf 1055,1 Millionen Dollar im Jahr 2030steigen, was einer erstaunlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 61,5 % entspricht. Dieser dramatische Anstieg ist auf die Probleme auf dem Wohnungsmarkt zurückzuführen, da immer mehr erschwingliche und nachhaltige Lösungen zur Verfügung stehen. 

Auch ehrgeizige nachhaltige Stadtentwicklungsprojekte, wie das von Dubai, bis 2030 ein Viertel aller neuen Gebäude in 3D drucken zu lassen, fördert das Wachstum. Diese Entwicklung unterstreicht nicht nur die transformative Wirkung des 3D-Drucks auf den Wohnungsbau, sondern auch die weitergehenden Auswirkungen auf nachhaltiges Wohnen und innovative Baupraktiken weltweit.

Fazit

Häuser aus dem 3D-Drucker verbinden Erschwinglichkeit und Nachhaltigkeit mit technologischer Innovation und könnten daher ein vielversprechender Schritt zur Lösung der globalen Wohnungskrise sein. Mithilfe der additiven Fertigung können schnellere, kostengünstigere und umweltfreundlichere Lösungen für den Wohnungsbau angeboten werden. 

Der 3D-Druck macht das Bauwesen nicht nur nachhaltiger, sondern auch sozialer. In Zukunft könnten Häuser aus dem 3D-Drucker helfen, die Wohnungslosigkeit zu bekämpfen, sodass in Zukunft niemand mehr wohnungslos sein muss.

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