3D-Druck-Häuser. Besonderheiten und Lösungsansätze

Thèse de Master , 2019 , 98 Pages , Note: 1,3

Ingénierie - Ingénieur Civil

„3D-Druck: Die Zukunft des Häuserbaus?“ Im Ausland ist der 3D-Druck in der Baubranche an Hand weniger Praxisbeispiele bereits Realität. Auch in Deutschland kann sich die Umsetzung zukünftig als sinnreich erweisen, um vielseitigen Problematiken entgegen zu wirken.

Weltweit sind unzählige Menschen von einem Mangel an verfügbarem und vor allem bezahlbarem Wohnraum betroffen. Des Weiteren zeigen Naturkatastrophen immer wieder auf, wie wichtig die Nachhaltigkeit auch in der Baubranche ist. Die additive Fertigung kann dazu beitragen dem entgegenzuwirken, denn Häuser aus dem 3D-Drucker sind durch den günstigeren Druckprozess preislich kosteneffizienter zu erwerben. Dadurch können sie einen Beitrag zur Bekämpfung des internationalen Mangels an bezahlbarem Wohnraum leisten. Außerdem ist der Druck von Häusern im Vergleich zum konventionellen Bau schneller und kann zudem direkt vor Ort angewendet werden. Dies hat den Vorteil, beispielsweise nach Naturgefahren, in kürzerer Zeit Ersatzunterkünfte drucken zu können. Zusätzlich erweisen sich die 3D-Bauten als ökologisch nachhaltiger und aufwendige architektonische Designs sind deutlich einfacher herzustellen.

Im Ausland werden die Vorteile bereits erkannt, indem die digitalisierte Technik immer mehr Einzug hält und weiter voranschreitet. In Deutschland dagegen ist der 3D-Druck von Häusern noch nicht marktattraktiv genug, da die Technologie nicht ausreichend genug erforscht ist und zahlreiche Hürden, wie zum Beispiel die Gesetzeslage, der additiven Fertigung im Weg stehen.

Die Anwendung des 3D-Drucks für den Bau von Gebäuden außerhalb der Erde sieht dagegen anders aus. Auf dem Mond oder Mars möchten Wissenschaftler die Technologie so schnell wie möglich anwenden und umsetzen, da der 3D-Druck im Weltall die einzig mögliche Bauweise ist, die umgesetzt werden kann. Aber auch im Weltraum ist man Schwierigkeiten ausgesetzt.

Es ist also deutlich absehbar, dass 3D-Druck-Häuser in Zukunft in Deutschland und im Weltall nur dann ermöglicht werden können, wenn Lösungsansätze für deren Hindernisse beziehungsweise Besonderheiten gefunden werden. Dafür muss jedoch zunächst analysiert sein, welche Besonderheiten es für 3D-Druck-Häuser gibt. Ein Blick auf bereits verwirklichte 3D-Druck-Hausprojekte kann dabei sinnvoll erscheinen, um neue Ideen und Anreize für die additive Fertigung im Bauwesen zu finden.

Inhaltsverzeichnis

Abbildungsverzeichnis

1 Einleitung
1.1 Problemstellung und Zielsetzung
1.2 Methodische Vorgehensweise
1.3 Gliederung und Abgrenzung

2 3D-Druck-Haus
2.1 Begriffserlauterung
2.2 Allgemeine Informationen

3 Besonderheiten von 3D-Druck-Hausern auf der Erde
3.1 Baustoffe
3.1.1 Kunststoff
3.1.2 Beton
3.1.3 Holz und Fasern
3.2 3D-Druck-Verfahren
3.2.1 Extrusionsverfahren
3.2.2 Selektives Binden
3.2.3 Alternatives schichtweises Betonablageverfahren
3.2.4 AdaptivesGleitschalungsverfahren
3.3 BIM
3.4 Gesetzeslage
3.4.1 Stahlbewehrung
3.4.2 Fehlende Gesetze und Normen

4 Besonderheiten von 3D-Druck-Hausern aulierhalb der Erde
4.1 Baustoffe
4.1.1 Mond - Lunar Regolith
4.1.2 Mars - Basalt
4.2 Auftere Einflusse

5 Praxisbeispiele 3D-Druck-Hauser
5.1 Europa - Italien, Russland, Frankreich, Danemark, Schweiz
5.2 Asien - China, Vereinigte Arabische Emirate
5.3 Amerika - USA
5.4 Mond und Mars

6 Losungsansatze fiir 3D-Druck-Hauser auf der Erde
6.1 Baustoffe
6.1.1 Kunststoff
6.1.2 Beton
6.1.3 Holz
6.1.4 Fasern
6.1.5 Baustoffanalyse
6.2 3D-Druck-Verfahren
6.2.1 Extrusionsverfahren
6.2.2 Selektives Binden
6.2.3 Alternatives schichtweises Betonablageverfahren
6.2.4 AdaptivesGleitschalungsverfahren
6.3 BIM
6.4 Gesetzeslage
6.4.1 Stahlbewehrung
6.4.2 Fehlende Gesetze und Normen

7 Losungsansatze fiir 3D-Druck-Hauser aulierhalb der Erde
7.1 Baustoffe
7.1.1 Mond - Lunar Regolith
7.1.2 Mars - Basalt
7.2 Auftere Einflusse
7.2.1 Richtige Standortwahl
7.2.2 Geeignete Gebaudestruktur
7.2.3 Wahl des Druckverfahrens

8 Zusammenfassung und Ausblick

9 Literaturverzeichnis

10 Anhang

Abkurzungsverzeichnis

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildungsverzeichnis

Abbildung 1: Aufbau der Arbeit

Abbildung 2: Beispiel 3D-Drucker

Abbildung 3: Kostenvergleich konventioneller Mauerwerksbau und 3D-Drucktechnologie von CONPrint3D

Abbildung 4: Extrusionsverfahren

Abbildung 5: Bauteil mit unterschiedlicher Dichteeigenschaft

Abbildung 6: Nassdrucken

Abbildung 7: Selektive Aktivierung

Abbildung 8: Gaia Wohnhaus

Abbildung 9: Wohnhaus aus dem 3D-Drucker in Jaroslawl

Abbildung 10: 3D-Wohnhaus Apis Cor

Abbildung 11: Wandaufbau mit Stahl integriert 3D-Haus Russland

Abbildung 12: Yhnova 3D-Haus

Abbildung 13: 3D-Druck-Hoteloffice Kopenhagen

Abbildung 14: DFAB HOUSE Zurich

Abbildung 15: 3D-Druck-Haus der Wohnsiedlung in Shanghai

Abbildung 16: Bauprozess 3D-Wohnsiedlung China

Abbildung 17: Villa in Suzhou

Abbildung 18: Bauphase 3D-Villa China

Abbildung 19: Villa China 3D-Druck

Abbildung 20: 3D-Druck der Wandelemente Villa China

Abbildung 21: 3D-Biirokomplex Dubai Aufienansicht

Abbildung 22: 3D-Druck-Wohnhaus in Texas

Abbildung 23: Wandaufbau 3D-Druck-Wohnhaus Texas

Abbildung 24: PassivDom 3D-Haus

Abbildung 25: MARSHA

Abbildung 26: Digitale Wiedergabe vom zukunftigen MARSHA-Projekt

Abbildung 27: Mars Habitat Penn State University

Abbildung 28: Entwurf Mondhaus von Foster + Partners

Abbildung 29: Wand aus simuliertem Mondgestein

Abbildung 30: Stahlbewehrung durch Stahl-Extrusions-Pistole

Abbildung 31: Testversuche MARSHA und Iglu-formiger Zementbau

Abbildung 32: Zweischalige Gebaudestruktur MARSHA

Abbildung 33: MARSHA auf beweglicher Halterung und mit seitlicher Befestigung

Abbildung 34: Vereinfachte Darstellung der Zusammenfassung

Tabellenverzeichnis

Tabelle1:BaustoffempfehlungderExperten

Tabelle 2: Daten Wohnhaus Gaia

Tabelle 3: Daten Wohnhaus Russland Jaroslawl

Tabelle 4: Daten Wohnhaus Russland Moskau

Tabelle 5: Daten Wohnhaus Yhnova

Tabelle 6: Daten Hoteloffice Building on Demand

Tabelle 7: Daten Wohnhaus DFAB HOUSE

Tabelle 8: Daten Wohnsiedlung China Shanghai

Tabelle 9: Daten China Villa Suzhou

Tabelle 10: Daten Villa China Bejing

Tabelle 11: Daten Biirokomplex Dubai

Tabelle 12: Daten Wohnhaus Chicon House

Tabelle 13: Daten Wohnhaus Nevada

Tabelle 14: Daten Gebaudeentwurf MARSHA

Tabelle 15: Daten Mars Habitat Penn State

Tabelle 16: Daten Mondbasis ESA und Foster + Partner

Tabelle 17: Zusammenfassung der verwendeten Baustoffe in den Praxisbeispielen

Tabelle 18: Zusammenfassung der Vor- und Nachteile der 3D-Druckverfahren

Tabelle 19: Anwendung von Stahlbewehrung bei den Praxisbeispielen

1 Einleitung

1.1 Problemstellung und Zielsetzung

„3D-Druck: Die Zukunft des Hauserbaus?"¹ Im Ausland ist der 3D-Druck in der Baubranche an Hand weniger Praxisbeispiele bereits Realitat. Auch in Deutschland kann sich die Umsetzung zukunftig als sinnreich erweisen, urn vielseitigen Problematiken entgegen zu wirken.

Weltweit sind unzahlige Menschen von einem Mangel an verfiigbarem und vor allem bezahlbarem Wohnraum betroffen. Des Weiteren zeigen Naturkatastrophen immerwiederauf, wie wichtig die Nachhaltigkeit auch in der Baubranche ist. Die additive Fertigung kann dazu beitragen dem entgegenzuwirken, denn Hauser aus dem 3D-Drucker sind durch den gunstigeren Druckprozess preislich kosteneffizienter zu erwerben. Dadurch konnen sie einen Beitrag zur Bekampfung des internationalen Mangels an bezahlbarem Wohnraum leisten.² Aufterdem ist der Druck von Hausern im Vergleich zum konventionellen Bau schneller und kann zudem direkt vor Ort angewendet werden. Dies hat den Vorteil, beispielsweise nach Naturgefahren, in kurzererZeit Ersatzunterkunfte drucken zu konnen. Zusatzlich erweisen sich die 3D-Bauten als okologisch nachhaltiger und aufwendige architektonische Designs sind deutlich einfacher herzustellen.

Im Ausland werden die Vorteile bereits erkannt, indem die digitalisierte Technik immer mehr Einzug halt und weiter voranschreitet. In Deutschland dagegen ist der 3D-Druck von Hausern noch nicht marktattraktiv genug, da die Technologie nicht ausreichend genug erforscht ist und zahlreiche Hurden, wie zum Beispiel die Gesetzeslage, der additiven Fertigung im Weg stehen.

Die Anwendung des 3D-Drucks fur den Bau von Gebauden aufierhalb der Erde sieht dagegen anders aus. Auf dem Mond oder Mars mochten Wissenschaftler die Technologie so schnell wie moglich anwenden und umsetzen, da der 3D-Druck im Weltall die einzig mogliche Bauweise ist, die umgesetzt werden kann. Aber auch im Weltraum ist man Schwierigkeiten ausgesetzt.

Es ist also deutlich absehbar, dass 3D-Druck-Hauser in Zukunft in Deutschland und im Weltall nur dann ermoglicht werden konnen, wenn Losungsansatze fur deren Hindernisse beziehungsweise Besonderheiten gefunden werden. Dafur muss jedoch zunachst analysiert sein, welche Besonderheiten es fur 3D-Druck-Hauser gibt. Ein Blick auf bereits verwirklichte 3D-Druck-Hausprojekte kann dabei sinnvoll erscheinen, um neue Ideen und Anreize fur die additive Fertigung im Bauwesen zu finden.

Aus der vorliegenden Problemstellung ergeben sich demnach folgende Forschungsfragen, welche dieser Arbeit zu Grunde gelegt werden:

- Welche Besonderheiten gibt es fur 3D-Druck-Hauser auf der Erde und welche fur 3D-Druck-Hauser im Weltall?
- Welche Losungsansatze lassen sich fur diese Besonderheiten an Hand von theoretischen Ansatzen und Praxisbeispielen ableiten?

Ziel der Arbeit ist es, die Besonderheiten von 3D-Druck-Hausern auf der Erde und im Weltall aufzuzeigen. An Hand der theoretischen Ansatze und dem Vergleich von Praxisbeispielen im Ausland sollen systematische Losungsansatze fur 3D-Druck-Hauser in Deutschland und fur 3D-Bauten auf dem Mars oder Mond gefunden werden.

1.2 Methodische Vorgehensweise

Durch verfugbare Literatur werden die Besonderheiten von 3D-Druck-Hausern auf der Erde und im Weltall mit Hilfe von Fachbuchern, wissenschaftlichen Zeitschriften, Dissertationen, Internetseiten und weiterer Fachliteratur veranschaulicht. Die theoretischen Ansatze werden durch die Darstellung von realisierten oder demnachst fertiggestellten Bauprojekten unterstrichen.

Um weitere Informationen zum Themengebiet zu sammeln, die Vergleichbarkeit der Ergebnisse zu erhohen oder um offen gebliebene Fragen zu klaren, die mit Hilfe der Literatur nicht oder nurzum Teil beantwortet werden konnen, wird an Hand der qualitativen Forschung ein objektives Meinungsbild erarbeitet und in die Arbeit eingebracht. Bei der qualitativen Forschung handelt es sich um eine schriftliche Expertenbefragung. Die Befragungsmethode ist so ausgelegt, dass per E-Mail Experten zum Thema der 3D-Druck-Hauser befragt werden. Um qualitative Aussagen und Informationen aus vielseitigen Themengebieten zu erlangen, werden Universitats-Professoren, wissenschaftliche Mitarbeiter, Architekten, Stadtplaner, Bauingenieure sowie jegliche Geschaftsfuhrer aus der Baubranche befragt.

1.3 Gliederung und Abgrenzung

Zu Beginn der Arbeit wird der Begriff „3D-Druck-Haus" erlautert und eine kurze allgemeine Information uber das Thema gegeben. Im anschlieftenden Hauptteil werden zunachst die Besonderheiten von 3D-Druck-Hausern auf der Erde dargestellt. Diese untergliedern sich in die Themen „Baustoffe", „3D-Druck-Verfahren", „BIM" und „Gesetzeslage". Die darauffolgenden Besonderheiten von 3D-Druck-Hausern aufterhalb der Erde unterteilen sich in „Baustoffe" und „aufiere Einflusse". Im anschliefienden Kapitel werden jegliche Informationen und Daten an Hand von Praxisbeispielen zu 3D-Druck-Hausern in Europa, Asien, Amerika und welche die fur den Mond oder Mars entwickelt werden, konkretisiert. Die theoretischen Ansatze werden schliefilich im Analyseteil mit den Praxisbeispielen abgeglichen und daraus systematische Losungsansatze fur 3D-Druck-Hauser in Deutschland und aufierhalb der Erde abgeleitet. Die wichtigsten gewonnenen Erkenntnisse werden im letzten Kapitel in einer Zusammenfassung wiederholt und ein Ausblick uber die Entwicklungs-moglichkeit von 3D-Druck-Hausern gegeben.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 1: Aufbau der Arbeit (Eigene Darstellung)

In dieser Arbeit wird nur auf die Besonderheiten von 3D-Druck-Hausern eingegangen, die fur den Autor nach ausreichender Forschung und Literaturrecherche am wichtigsten erscheinen, urn den Rahmen der Arbeit nichtzu sprengen.

Des Weiteren beziehen sich die in der Arbeit genannten Besonderheiten und Losungsansatze hauptsachlich nur auf zukunftige 3D-Druck-Hauser in Deutschland und 3D-Bauten auf dem Mond Oder Mars.

2 3D-Druck-Haus

Nachfolgend werden der Begriff „3D-Druck-Haus" naher erlautert sowie eine kurze allgemeine Informationsubersicht uber die gedruckten dreidimensionalen Bauten vermittelt.

2.1 Begriffserlauterung

Die Errichtung von 3D-Druck-Hausern wird im Bauverfahren angewendet. Bei diesen handelt es sich urn „ein Haus aus dem Drucker".³ Es ist ein Gebaude, das mittels der 3D-Druck-Technologie, beziehungsweise der additiven Fertigung, geschaffen wird. Dabei werden die Entwiirfe fur die Immobilie zunachst an Hand eines CAD-Modells an einem Computer entwickelt. Im Weiteren Schritt werden diese in Steuerungsdaten iibersetzt und zu guter Letzt an den 3D-Druckerweitergereicht.⁴

Beim Drucken von 3D-Hausern gibt es verschiedene Druckverfahren und Baustoffe. Die Druckroboter konnen dabei unterschiedlich aussehen und verschieden grofi sein. Die durchschnittliche Lange betragt im Schnitt vier bis 40 m.⁵ Die Maschinen ahneln optisch einem Kran, sind meistens auf Schienen befestigt und drehen sich urn die eigene Achse. Der Beton wird meistens direkt aus der Mischung in den Drucker eingefuhrt. Abbildung 2 zeigt als Beispiel einen 3D-Drucker des Unternehmens Doka Ventures, der auf der sogenannten Contour-Crafting-Drucktechnik basiert.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 2: Beispiel 3D-Drucker (H., Alexander 2018)

Der Roboter besteht aus einem Stahlbalken, der sich beim Druckvorgang auf zwei Schienen hin und her bewegt und schichtenweise eine spezielle Betonmischung in langsamen drehenden Bewegungen spritzt. Der Drucker wachst wahrend der Produktion wie ein Kran immer weiter in die Hohe. Nachdem der Grundriss des Hauses beendet ist, konnen Fenster und Tiiren per Menschenhand eingesetzt werden. Bis zur vollstandigen Aushartung der gedruckten Elemente kann es bis zu 24 Stunden dauern.⁶ Das Gebaude wird entweder direkt vor Ort gedruckt oder die einzeln ausgedruckten Bauteile werden nach dem Ausharten an den benotigten Ort transportiert und dort zusammengesetzt.

2.2 Allgemeine Informationen

Einzelne Bestandteile aus einem 3D-Drucker zu produzieren, ist an sich keine neuartige Invention mehr. Ein ganzes Haus jedoch aus dem Druckkopf zu drucken, ist ein noch relativ aktuelles Thema, da sich der Prozess noch im Anfangsstadium befindet. Dennoch lassen sich die Vorteile bereits heute schon, zum Beispiel an Hand einiger Praxisbeispiele im Ausland, erkennen.

Im Vergleich zum konventionellen Hausbau ist der Druck eines neuen Zuhauses durch die 3D-Druck-Technologie deutlich schneller und gunstiger.⁷ Wie hoch in etwa die Einsparungen sind, ist bereits von der Firma CONPrint3D untersucht worden. Laut dem Unternehmen sei die Herstellungszeit beim 3D-Druck von Wanden eines Geschosses vier- bis sechsmal schneller voran gegangen als wenn sie im normalen Bauverfahren errichtet worden waren. Statt sechs Arbeitstagen im formellen Hausbau, konnen Wande durch den Druck in nur eineinhalb Tagen geschaffen und ganze Bauauftrage, die normalerweise zwei Wochen andauern wurden, in nur drei bis vier Tagen umgesetzt werden.⁸ Hauptsachlich durch die schnelle Aushartung des Betons seien die darauffolgenden Arbeiten, wie der Entwurf der Geschossdecken und die Rohbauarbeiten in den weiteren Etagen, ohne erhebliche Zeitverzogerungen moglich.⁹

Die Produktionszeit wird durch das Verfahren insgesamt zu 50 bis 70 % verkiirzt.¹⁰ Auch die Firma WinSun bestatigt, dass durch den 3D-Druck 70 % an Zeit sowie 60 % Material und 80 % Arbeitskrafte im Vergleich zum normalen Hausbau eingespart werden konnen.¹¹ Mit einer geringeren Bauzeit sind in der Regel auch geringere Baukosten verbunden. Unter diese fallen grundsatzlich die Lohn-, Material- und Geratekosten sowie „Sonstige Kosten".

Abbildung 3 zeigt den von CONPrint3D untersuchten Kostenvergleich zwischen dem konventionellen Mauerwerksbau und der 3D-Drucktechnologie.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 3: Kostenvergleich konventioneller Mauerwerksbau und 3D-Drucktechnologie von CONPrint3D (Natheretal. 2017, S. 69)

Gemafi der Abbildung werden vor allem bei den Lohnkosten erhebliche Einsparungen erzielt, da sie beim 3D-Druck deutlich niedriger sind. Es wird lediglich eine Person zur Aufsicht und Uberwachung sowie eventuelle Heifer benotigt. Dadurch, dass weniger Arbeitskrafte notwendig sind, wird auch eine allgemein hohere Sicherheit durch weniger Arbeitsunfalle gewahrleistet.¹²

Die Geratekosten sind im Vergleich zum Mauerwerksbau aufgrund der hohen Preise der 3D-Druck-Maschinen allerdings hoher. Die Materialkosten dagegen liegen etwas niedriger, da in den Baustoffen ein grofier Anteil an gunstigeren Zusatzmitteln, wie Fliefimitteln oder Beschleunigern, enthalten ist.¹³ Selbst wenn dennoch zusatzlich eine zehnprozentige Pauschale an „Sonstigen Kosten" zu den Gesamtkosten mitberucksichtigt wird, sind die Baukosten insgesamt durch das Druckverfahren trotz alledem niedriger, als beim konventionellen Bau.

Pauschal werden beim 3D-Druckverfahren, im Vergleich zum normalen Mauerwerksbau eines Einfamilienhausgeschosses, Kosteneinsparpotenziale von circa 25 bis 30 % erreicht.¹⁴ Laut der chinesischen Baufirma WinSun seien sogar auch bis zu 50 % Kosteneinsparungen moglich.¹⁵

In einigen der in Kapitel 5 genannten Praxisbeispiele ist gut zu erkennen, wie schnell der Zeitablauf und wie hoch die Herstellungskosten der 3D-Druck-Bauten sind.

Die 3D-Druck-Hauser sind aber nicht nur im Bauprozess schneller und gunstiger, sondern auch nachhaltiger, da weniger Abfallprodukte anfallen und ein geringerer Materialverbrauch vorliegt.¹⁶ Das hei&t also, dass die Material-Effizienz erhoht ist, weil der Drucker nur das tatsachlich benotigte Material fur das Design verwendet. Durch den 3D-Druck konnen die Hauser bis zu 97 % effizienter gebaut werden und gerade in der Bauwirtschaft ist die Nachhaltigkeit besonders bedeutsam, denn mehr als ein Viertel aller Abfalle in der Europaischen Union fallen in der Bauindustrie an.¹⁷

Demzufolge werden beim 3D-Druck bereits in zahlreichen Landern recycelte Baumaterialien genutzt und somit gleichzeitig der Ressourcenverbrauch gesenkt. Ein weiterer positiver Nebeneffekt ist, dass bei dem Druckverfahren kaum bis gar kein Baularm, Staub oder Dreck aufkommt. Einige Firmen versuchen bereits heute mit Hilfe des 3D-Drucks eine nachhaltigere Umwelt zu erschaffen und das nicht nur durch nachhaltige Ressourcen. So hat zum Beispiel die italienische Firma WASP einen Drucker konstruiert, der autonom mit Hilfe von Wind-, Solar-oder Wasserkraft angetrieben wird.¹⁸ Die Maschine druckt dabei die Hauser besonders okologisch aus einem Gemisch aus Stroh, Erde und Kompost.¹⁹

Zu guter Letzt ist durch die additive Technologie die Schaffung von komplexen architektonischen Strukturen sowie Formenvielfalt moglich.²⁰ So konnen neben ganzen Hausern und Wandelementen zum Beispiel formoptimierte Bauteile oder passgenaue Ersatz-und Erganzungselemente sowie Einzelstucke angefertigt werden. Im konventionellen Bauverfahren sind aufwendige Geometrien dagegen haufig mit einer kostenintensiven Schalung verbunden. Mit der 3D-Drucktechnologie konnen allerdings frei geformte Bauteile schalungsfrei erzeugt werden und der Kostenanteil fur die Schalung entfiele damit komplett.²¹

3 Besonderheiten von 3D-Druck-Hausern auf der Erde

Beim 3D-Druck von Hausern auf der Erde gibt es verschiedene Besonderheiten. Eine davon sind die Baustoffe. Als weiteres gibt es verschiedene Methoden ein 3D-Druck-Haus herzustellen. Um die Drucktechnik deutlich effizienter zu gestalten, ist die Integration der Building-lnformation-Modeling-Methode aufterst sinnvoll und spielt daher in der additiven Fertigung eine grofie Rolle. Eine weitere besondere Eigenschaft ist die Gesetzeslage bezuglich der Stahlbewehrung und der fehlenden Vorschriften und Normen fur 3D-Druck-Hauser.

3.1 Baustoffe

Der Baustoff ist beim Hauserbau der mit durchaus wichtigste Bestandteil, denn seine Eigenschaften entscheiden letztendlich uber die Stabilitat, den Schallschutz, die Warmedammung und den allgemeinen Wohnkomfort. Beim Druck von Hausern ist die Wahl des geeigneten Baustoffes dabei um so schwieriger, da er druckbar sein muss. Aufterdem sollte erwahrend des Druckprozesses und danach verschiedene Eigenschaften einnehmen, damit eine solide Struktur entsteht.

Die Baustoffe werden in der FDM-Technologie beziehungsweise im 3D-Druckverfahren, Filamente genannt. Betrachtet man die verschiedenen Aussagen der Befragten aus der vom Autor durchgefuhrten Experteninterviews, welcher Baustoff oder welche Baustoffzusammensetzung sich am ehesten fur den 3D-Druck eignet, ergibt sich, dass der optimale Werkstoff nicht nur aus lediglich einem Baumaterial besteht. Gesamtheitlich empfehlen die Experten, wie in Tabelle 1 dargestellt, die Verwendung der Elemente Kunststoff, Beton, Holz und Fasern.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Tabelle 1: Baustoffempfehlung der Experten (Eigene Darstellung in Anlehnung an Anhang)

3.1.1 Kunststoff

Nicht nur die Experten, sondern auch die Theorie bestatigt, dass thermoplastische Kunststoffe, wie ABS- und PLA-Filamente zu den beliebtesten Materialien im 3D-Druck gehoren, da sie beim Erhitzen jede beliebige Form annehmen und sich diese beim Abkiihlen nicht verandert.²² Architekt Henke derTechnischen Universitat Munchen bekraftigt ebenfalls, dass sich mit Hilfe von Kunststoff, oder aber auch Metall, einfach Objekte im 3D-Druck herstellen lassen.²³

3.1.2 Beton

Beton ist nicht nur der meistgenutzte Baustoff der Welt, sondern wird auch von der grofiten Anzahl der Experten fur den 3D-Druck vorgeschlagen.²⁴ Grund dafur ist, dass er nach dem Ausharten viele positive Eigenschaften aufweist, wie zum Beispiel Feuerbestandigkeit, Festigkeit, thermische Speicherung etc.²⁵

Dennoch gibt es auch Schwierigkeiten. Die grofite Herausforderung sei, laut Mechtcherine, „die Anpassung der Verformbarkeit des Materials".²⁶ Die Qualitat des Betons miisse so stabil sein, dass das Material beim Herauspumpen und beim danach folgenden Ablegen nicht zerfliefit und eine weitere Schicht auf der Substanz aufgetragen werden kann. Ein weiterer Punkt sei das schnelle Ausharten. Zum einen miisse das Material schnell trocknen, zum anderen durfe dadurch aber nicht der Verbund zu den vorherigen Schichten leiden. Die Mitarbeiter von CONPrint3D der Technischen Universitat Dresden versuchen deshalb neue Betonarten einsetzen, die aber dem herkommlichen Beton sehr ahneln.²⁷

Eine ideale Betonzusammensetzung sehe laut der Forschungsinitiative Zukunftbau folgendermaften aus:²⁸

- ZugelassenerNormalbeton, Normalmortel
- Festigkeit C25/30
- Kerngrofie bis 16 mm
- Gute Pumpbarkeit bis 90 Minuten nach Wasserzugabe
- Unbewehrt (d.h. Betonbauteile ohne Verstarkung)
- Schnelle Aushartung durch Zugabe von Beschleunigern
- Expositionsklasse XC4, XF1

3.1.3 Holz und Fasern

Holz und Fasern sind gute Zusatzmittel, um die Eigenschaften des Druckstoffes zu verbessern. Sie konnen ideal zu dem urspriinglichen Druckmaterial, wie zum Beispiel Beton Oder Kunststoff, integriert werden.

Holz ist ein effizienter und naturlicher Baustoff, verfugt uber eine gute Bestandigkeit und Elastizitat und eignet sich vor allem fur die Warmedammung. Die Fasern konnen die Erhartungseigenschaften und die mechanischen Merkmale, wie zum Beispiel die Druck- und Zugfestigkeit sowie das Rissverhalten und die Dehngrenze erweitern beziehungsweise verbessern.

3.2 3D-Druck-Verfahren

Die aktuell bekanntesten Verfahren im 3D-Betondruck zur Fertigung von Strukturen und Bauteilen sind:

- Das Extrusionsverfahren,
- das Selektive Binden,
- das Alternative schichtweise Betonablageverfahren und
- das Adaptive Gleitschalungsverfahren.²⁹

3.2.1 Extrusionsverfahren

Das Extrusionsverfahren, oder auch Fused Layer Modeling genannt, ist das aktuell am haufigsten verwendete Verfahren im 3D-Druck mit Beton.³⁰ Laut der Technischen Universitat Miinchen werde beim Extrusionsverfahren eine Fertigmischung, beispielsweise aus Zement und Holzspanen (Holzleichtbeton), durch das Extrudieren mit einer eingestellten Druckgeschwindigkeit durch eine Diise als feiner Strang auf eine Bauplattform aufgetragen.

Zunachst werden diese Strange als eine Ebene und anschlieftend schichtenweise iibereinander ausgebracht.³¹ Abbildung 4 zeigt gut dargestellt den Verlauf des Verfahrens.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 4: Extrusionsverfahren (Gebhardt2016, S. 261)

Laut der Universitat werden mit dieser Methode kantig oder eckige geometrische Formen vermieden und ein komplett schalungsfreies Objekt dreidimensional aufgebaut. Besondere Eigenschaften, zum Beispiel Durchbriiche oder die Veranderung der Dichteeigenschaft seien jederzeit moglich (siehe Abbildung 5). Die hohere Dichte konne bei der Lastabtragung effizient sein, wahrend die geringere Dichte fur die Warmeisolierung sinnvoll sei.³² Das heifit, je grofter die Zellen im Bauteil, desto besser die Warmedammung, da Luft im Vergleich zu Beton ein schlechterer Warmeleiter ist.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 5: Bauteil mit unterschiedlicher Dichteeigenschaft (TUMuenchen2017)

Bei der Extrusionstechnik handelt es sich zwar urn ein schnelles Errichtungsverfahren, jedoch gibt es im Bereich des Ablegens Schwachstellen. Damit die einzelnen Schichten zusammen haften, miissen sie beim Ablegen an den jeweiligen unteren Strang angepresst sein, wobei es dabei jedoch zu Schwierigkeiten bei der mechanischen Belastung bezuglich der Biegezugfestigkeit kommen kann.³³

Zwei bekannte Drucktechnologien, die unterdie extrusionsbasierten 3D-Druckverfahren fallen, sind das Contour Crafting und CONPrint3D-Konzept.

Contour Crafting

Contour Crafting sei laut Hager die vielversprechendste 3D-Drucktechnologie im Bauwesen. Da sie zum Extrusionsverfahren gehore, wird das Material ebenfalls Schicht fur Schicht aufgetragen und sei dadurch selbsttragend. Der Bauprozess werde zum grofiten Teil von der Druckmaschine ausgeubt und finde dabei vor Ort start.³⁴

Das Hauptmerkmal ist die Verwendung von Spachteln, die an der Diise befestigt sind. Sie sorgen fur eine glatte und genaue Oberflachenstruktur und konnen unter unterschiedlichen Winkeleinstellungen verschiedene Strukturen erzeugen.³⁵

Laut Netzkonstrukteur habe der Drucker insgesamt drei Achsen und drucke zuerst die aufiere Schicht einer Hohlwand und anschliefiend in Wellenform Beton zwischen die beiden Schichten, urn so die Tragfahigkeit zu erhohen. Mit einem Greifarm werden die Sturze fur Tiiren und Fenster auf den gedruckten Wanden angebracht und diese dann per Hand eingebaut. Der komplette Errichtungsprozess konne dabei nur einen Tag betragen.³⁶

CONPrint3D-Technologie

Mit Hilfe der CONPrint3D-Technologie lassen sich laut Mechtcherine scharfe gradlinige Geometrien und Ecken sowie massive monolithische Querschnitte von mehreren Dezimetern Breite drucken. Sie entsprechen damit den aktuellen und auch zukunftigen architektonischen Vorstellungen. Die anderen Verfahren fur den 3D-Druck eignen sich dagegen eher fur den Druck von filigranen oder nicht gradlinigen Formen.³⁷

3.2.2 Selektives Binden

Beim Selektiven Binden werden zwei verschiedene Variationen unterschieden: Das Verfahren Nassdrucken/ Paste Intrusion und die Selektive Aktivierung/ Cement Activation. Der Vorteil beider Varianten ist, dass Fertigteile oder Schalungselemente von hoher geometrischer Komplexitat hergestellt werden konnen.

Beim ersten Verfahren des Nassdruckens werde laut Experten der TU Miinchen zunachst eine diinne Schicht ausgebracht, die eine Schiittung, zum Beispiel Sand, oder eine Flussigkeit sein konne. Auf diese Schicht werde eine zweite Komponente eingebracht. Diese Komponente konne ein anderes Material sein, die auf das erste Segment nur an den Stellen aufgetragen werde, wo der Festkorper entstehen soil. So konne beispielsweise Zementleim auf Sandgestein aufgebracht werden. Das Besondere bei dem Verfahren sei, dass eine gute Abstimmung und damit ein Verbund zwischen beiden Elementen erfolgen miisse, urn eine solide Festigkeit zu erzielen.³⁸

Abbildung 6 verdeutlicht das Verfahren des Selektiven Bindens. Das G steht dabei fur die Gesteinskornung, das ZfiirZement und das 1/1/fur Wasser.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 6: Nassdrucken (Lowkeetal. 2015, S.4)

Abbildung 7 veranschaulicht die Variante der Selektiven Aktivierung. Bei dieser wird schichtenweise ein Zement-Sand-Gemisch aufgebracht, auf welches selektiv an bestimmten Orten, wo die Verfestigung stattfinden soil, Wasser aufgespruht wird. Dies erfolgt ebenfalls Schicht fur Schicht. Zum Schluss wird das nicht reagierte Material entfernt, indem es beispielsweise mit Hilfe eines Saugers eingesaugt und fur eine neue nachfolgende Druckstruktur eingesetzt wird.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 7: Selektive Aktivierung

(Lowkeetal. 2015, S.4)

Im Vergleich zum Extrusionsverfahren eignet sich das Selektive Binden im Bauwesen hauptsachlich auf Grund seiner grofien geometrischen Freiheiten und Moglichkeiten.³⁹ So konnen zum Beispiel einfacher Konstruktionen mit Hohlraumen konstruiert werden, da das ungebundene Trockenmaterial eine hone stiitzende Wirkung hat. Ein Nachteil ist jedoch, dass das Verfahren kostspielig und aufwandig ist.⁴⁰ Des Weiteren ist die Vorgehensweise vor Ort schwer anzuwenden und die Struktur kann eventuell durch schlechte Wettereinfliisse negativ beeinflusst werden.⁴¹

3.2.3 Alternatives schichtweises Betonablageverfahren

Bei diesem Verfahren wird genau wie beim Extrusionsverfahren auch, Beton durch eine Diise schichtweise aufgebaut. Der Unterschied liegt jedoch darin, dass beim Betonablageverfahren beim Dusenaustritt durch Spritzen oder Vibration eine energiereiche Verdichtung auftritt, indem das Material, beispielsweise mit Bindemittel, angespritzt wird.⁴²

Vorteile dieses Verfahrens sind, dass zum einen Materialzusammensetzungen moglich sind die beim Extrusionsverfahren keine Anwendung finden und auch ein guter Verbund zwischen den einzelnen Schichten gewahrleistet ist, damit der Materialfluss auch gleichzeitig besser kontrolliert werden kann.⁴³ Zum anderen ermoglicht es mehr bauliche Moglichkeiten und eine grofiere Stabilitat. Trotzdem gibt es zum Betonablageverfahren derweilen noch wenige Erfahrungen, da gegenwartig nur Laborversuche durchgefuhrt worden sind aber keine veroffentlichten Ergebnisse vorliegen.⁴⁴

3.2.4 Adaptives Gleitschalungsverfahren

Laut Wolff eigne sich das Adaptive Gleitschalungsverfahren, auch Smart Dynamic Casting genannt, insbesondere fur die Herstellung von Saulen und Stiitzen mit grofier vertikaler Ausrichtung, wahrend die anderen drei oben genannten Verfahren besonders fur die Wandherstellung in Frage kommen. Wie beim Extrusionsverfahren auch, sei das grofite Problem die geeignete Festigkeit des Materials zu finden.⁴⁵ Aber nicht nur beim Material gebe es Herausforderungen, sondern auch bei derSchalungs- und Steuerungstechnik, da es durch komplexe Querschnitte zu hohen Zugspannungen und Versagen des Betons kommen konne.⁴⁶

3.3 BIM

Im konventionellen Bauprozess gehoren umstandliche Schalungen, zeitaufwandige Zeichnungen, der Mangel an Fachpersonal, Designfehler etc. zur Tagesordnung. Aufterdem gehort die Bauindustrie zu der Branche mit den meisten Arbeitsverletzungen und Krankheiten.⁴⁷ Dies zeigt wie erheblich die Integration und Einfuhrung eines Models ist, urn diesen Nachteilen nicht nur im konventionellen Bau entgegenzuwirken. Die Losung dafur ist das Building Information Modeling, sprich BIM. Die Gebaudedatenmodellierung ist nachweislich ein bedeutsamer Bestandteil in derGebaudeplanung.

Durch BIM kann ein reales Gebaude virtuell dargestellt werden. Es kann zur Erhohung der Arbeitssicherheit beitragen, es konnen Fehler bei der Designkoordination vermieden, schneller energieeffiziente Losungen gefunden oder schnellere Kostenschatzungen ermoglicht werden.⁴⁸ Es handelt sich urn ein Planungs- und Steuerungskonzept, mit dem durch eine CAD-Software jegliche digitale und virtuelle Informationen des Gebaudes gespeichert und abgerufen werden konnen, urn eine optimierte Planung, Ausfuhrung und Bewirtschaftung des Gebaudes zu erzielen.⁴⁹ Neben geometrischen Daten gelingt es mit Hilfe der BIM-Methode Material-, Ressourcen-, Gerate- oder Fertigungsdaten zu speichern und alle am Projekt Beteiligten konnen jederzeit jegliche Informationen zu alien Bauelementen und Baustoffen sowie Anderungen einsehen. Dadurch wird gleichzeitig ein besserer Informationsaustusch ermoglicht.

BIM erweist sich gerade fur die additive Fertigung als effizient, weil bei dem technologischen Prozess ein grofterer Schwerpunkt und erhohter Mehraufwand in der Planung liegt.⁵⁰ Auch fur Mechtcherine macht der 3D-Druck nur dann Sinn, wenn bei einem Bauprojekt bereits digitale Plane vorliegen. Diese entstehen folglich erst dann, wenn eine CAD-Software oder BIM angewendetwordensind.⁵¹

Building Information Modeling ist ohne Weiteres ein entscheidender Faktor fur die Bauindustrie 4.0 und eine wichtige Voraussetzung fur den 3D-Druck.⁵² Es konnen dadurch unter anderem einfacher komplexe Gebaudeelemente und Designs erstellt werden, aber auch standige Formveranderungen, die wahrend des Bauprozesses oft auftreten konnen, sind einfacher zu losen.

Die gesamte Prozessdurchlaufzeit kann beim 3D-Druck also, durch eine BIM-integrierte Abfolge, deutlich verringert werden und erhebliche Kosten-, Zeit- und Arbeitseinsparungen und eine allgemein hohere Effizienz des Unternehmens mit sich bringen.

3.4 Gesetzeslage

Aufgrund von strengen Vorschriften und Normen im europaischen Baurecht ist der 3D-Druck von Hausern in Deutschland erschwert und halt sich daher hierzulande noch deutlich zuriick.⁵³ Das grofite Problem ist die verpflichtende Integration einer Stahlbewehrung aber auch unzureichende und fehlende Gesetze hemmen die additive Fertigung im Bauwesen.

3.4.1 Stahlbewehrung

Da es bei 3D-Druck-Hausern nicht einfach ist einen optimalen Baustoff zu entwerfen, der beim Auftragen flussig genug ist und sofort aushartet, urn eine angemessene Stabilitat zu gewahrleisten, ist eine Bewehrung beziehungsweise Verstarkung der Betonbauteile zur Erhohung der Tragfahigkeit im Bauwesen sinnvoll. Genau aus diesem Grund wird die Umsetzung von 3D-Druck-Hausern in Deutschland noch zuruckgehalten, denn das europaische Baurecht schreibt vor, dass im Beton eine Stahlbewehrungen vorhanden sein muss.⁵⁴ Die Integration von einer Bewehrung aus Stahl im 3D-Druck ist jedoch derzeit noch nicht moglich, da beim Gemisch aus Stahlpulver und Beton grofte Warme benotigt werden wurde, die bei der Herstellung von Beton wiederrum nicht zielfuhrend ist.⁵⁵

3.4.2 Fehlende Gesetze und Normen

Neben den bereits vorhandenen Gesetzen im Bauwesen, gibt es beim 3D-Druck zahlreiche Normen und Vorschriften, die sich grundsatzlich nicht oder nur schwierig anwenden lassen. Es fehlt also an entsprechend angepassten gesetzlichen Bestimmungen fur die additive Fertigung.

Laut Thery von Constructions-3D werde die Technologie vom Staat nicht einmal als Konstruktionsverfahren angesehen. Grund sei, dass die 3D-Druck-Technik noch am Anfang ihres Entwicklungszykluses stehe und es noch Probleme bei der Durchfiihrung von Berechnungen der Alterungsbestandigkeit und Widerstandsfahigkeit der Gebaude gebe. Daher konne nicht sichergeklart werden, ob die Bauten solide genug seien, urn den Strukturen standhalten zu konnen.⁵⁶ Diese Problematik in den baurechtlichen Nachweisen bestatigen auch einige der befragten Experten.⁵⁷

Da die 3D-Druck-Hauser aufgrund der noch zahlreichen offenen Fragen nicht unter die allgemeinen technischen Baubestimmungen fallen, braucht man entweder eine allgemeine bauaufsichtliche Zulassung oder Zustimmung im Einzelfall, urn den 3D-Druck auf der Baustelle umsetzen zu diirfen.⁵⁸ Durch die Zustimmung im Einzelfall konne die neue Bauart laut Herrmann zwar ermoglicht werden, jedoch bedeute dies auch enorme Kosten und einen hohen Zeitaufwand. Die Kosten fur die Priifung im Einzelfall seien jedoch hoher als der Nutzwert und daher wurde sich das 3D-Haus damit als nicht wirtschaftlich rentabel erweisen.⁵⁹

4 Besonderheiten von 3D-Druck-Hausern auBerhalb der Erde

Die Erde wird immer mehr durch Klimaveranderungen, Atomkriege und Uberbevolkerung bedroht. Der Physiker Stephen Hawking war der Uberzeugung, dass der Mensch auch durch den technischen Fortschritt, wie zum Beispiel der kunstlichen Intelligenz oder durch genetisch veranderte Viren gefahrdet sein konne. Hawking gab der Menschheit daher noch circa tausend Jahre Zeit und sah die einzige Hoffnung darin, den Planeten Erde zu verlassen und eine neue Heimat im Weltraum fur die Menschen zu finden.⁶⁰

Entweder der Mond oder Mars kamen fur eine neue Wohnbasis in Frage, da die Beschaffenheit und Lebensbedingungen mit der Erde vergleichbar sind. Aber nicht nur zum Wohnen, sondern auch zur weiteren Entdeckung und Forschung des Weltalls ist der 3D-Druck aufierhalb der Erde sinnvoll. Gerade weil ab dem Jahr 2024 das Programm zur Finanzierung der Internationalen Raumstation unter Umstanden auslauft, kann eine gedruckte Siedlung auf dem Mond neue Moglichkeiten fur wissenschaftliche Experimente und Erkenntnisse sein.⁶¹ Der 3D-Druck ist dabei die einzige Baumaftnahme, die im Weltall umgesetzt werden kann.

4.1 Baustoffe

Auf dem Mond und Mars unterscheidet man die beiden Baustoffe Lunar Regolith und das Marsgestein Basalt.

4.1.1 Mond - Lunar Regolith

Auf dem Mond befindet sich bereits der Grofiteil des Baumaterials, da der vorhandene Mondstaub ideal als Baustoff verwendet werden kann. Laut Lesch werde das sogenannte Lunar Regolith mit ein wenig bindendem Salz und Magnesiumoxid zu Mondbeton. Zunachst sammeln die Roboter den Mondstaub ein und vermischen es anschliefiend mit dem Magnesiumoxid, damit es druckbar wird. Eine Diise trage dann das Salz auf, sodass aus dem Mondstaub anschliefiend druckbarerer Beton wird. Die beiden Zusatzstoffe machen lediglich nur ein Prozent des gesamten Baustoffs aus und mussen von der Erde aus mit ins All transportiert werden, wahrend sich die anderen 99 % bereits auf dem Mond befinden.⁶²

Lunar Regolith hat den Vorteil, dass es laut Lesch zehnmal fester als herkommlicher Beton sei. Der Mondstaub habe zudem eine Kerngrofie von 46 bis 110 Mikrometer und sei damit doppelt so fein wie der Sandstaub auf der Erde. Des Weiteren konne den Architekten durch die geringere Anziehungskraft auf dem Mond mehr Spielraum fur phantasievolle Designs ermoglicht werden. Ein zusatzlicher Punkt sei, dass es deutlich einfacher ist einen 3D-Drucker auf den Mond zu transportieren, als Baumaschinen, da diese in der Regel noch grofter sind.⁶³

4.1.2 Mars - Basalt

Auf dem Mars befindet sich ebenfalls das meiste Material bereits auf dem Planeten, welches fur den 3D-Druck verwendet wird. Die Gesteinsart wird Basalt genannt und zusammen mit Kunststoffen, wie Polymilchsaure Oder PLA, fur den Hauserdruck angewendet.⁶⁴

4.2 Auftere Einflusse

Es gibt Schwierigkeiten auf dem Mond und Mars, denen der Mensch auf der Erde nicht oder weniger ausgesetzt ist. Dazu zahlen unter anderem die extremen Temperaturschwankungen. So konnen die Temperaturen im Schnitt zwischen plus 135 und minus 150 Grad Celsius betragen.⁶⁵ Zudem ist auch die Strahlenbelastung hoher. Aufterdem stehen der Mond und Mars unter einem standigen Meteoritenbeschuss, sodass die Hauser in Zukunft also nicht nur bestandig gegen die Strahlung, Warme und Kalte sein mussen, sondern auch als stabile und schutzende Atmosphare ihre Funktion erfullen sollten.

Der Mond sei fur Ghidini zunachst der erste Schritt, bevor es auf den Mars gehe, da die Bedingungen auf dem Mond besser zu kontrollieren seien und die Entfernung zur Erde geringer sei als vom Mars aus. Die Mondstation konne fur die Marsmission zukunftig mal als Zwischenstation genutzt werden.⁶⁶ Aus diesem Grund wird im weiteren Verlauf dieser Arbeit hauptsachlich der 3D-Druck auf dem Mond veranschaulicht und analysiert.

Urn den aufieren Einflussen entgegenzuwirken spielt nicht nur der richtige Standort, sondern auch die Form des 3D-Druck-Hauses eine entscheidende Rolle. Es gibt bereits erste Testversuche, die den Herausforderungen gegensteuern sollen, urn in Zukunft eine Siedlung im Weltall zu bauen. Diese werden im nachsten Kapitel als Praxisbeispiele dargestellt.

5 Praxisbeispiele 3D-Druck-Hauser

Die nachfolgenden Praxisbeispiele beruhen auf bekannten umgesetzten 3D-Druck-Projekten mit genugend vorhandenen Daten und Informationen sowie auf Empfehlungen der befragten Experten. Des Weiteren werden die Bauten auch an Hand der aktuell wichtigsten Unternehmen und Hersteller auf dem 3D-Druck-Markt herausgesucht. Darunter fallen laut 3Dnatives folgende Namen;⁶⁷

- Apis Cor
- BatiPrint
- WASP
- WinSun
- ICON
- COBOD
- Constructions-3D
- Contour Crafting
- CyBe Construction
- D-Shape
- XtreeE

In der Praxis umgesetzte 3D-Hauser, beruhend auf den ersten sechs genannten Herstellern (Apis Cor, BatiPrint, WASP, WinSun, ICON und COBOD), werden nachfolgend aufgezeigt. Zu den restlichen aufgezahlten Bauunternehmen (Constructions-3D, Contour Crafting, CyBe Construction, D-Shape und XtreeE) sind keine Beispiele aufgefuhrt, da sich die Hersteller teilweise ahneln oder sich die Firmen nicht auf den Druck von 3D-Druck-Hausern spezialisieren. So sind zum Beispiel Constructions-3D und XtreeE von der Methode ahnlich wie Apis Cor.⁶⁸ XtreeE ist aufterdem auf die Erstellung von komplexen Strukturen spezialisiert, wie zum Beispiel Beton-Sitzbanke und daher weniger auf Hauser ausgerichtet.⁶⁹ Das niederlandische 3D-Druckunternehmen CyBe Construction ist vielmehr fur Universitaten und Forschungsinstitutionen geeignet und D-Shape verwendet eine Bindemittelstrahltechnologie, die in dieser Arbeit aber nicht behandelt wird.⁷⁰

[...]

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¹ H., Alexander 2018

² Vgl. Helmus Frage 4 (Anhang 3)

³ Musterhaus.net 2018

⁴ Vgl. Natheretal.2017, S. 64

⁵ Vgl. Natheretal.2017, S. 64

⁶ Vgl. Exporo2018

⁷ Vgl. Herrmann Frage 4 und Funk Frage 4 (Anhang 1 und 4)

⁸ Vgl. Natheretal.2017, S. 68

⁹ Vgl. Ebenda, S. 68

¹⁰ Vgl. 3Dnatives 2016a

¹¹ Vgl. Reutter2015

¹² Vgl. Herrmann Frage 4 (Anhang 4)

¹³ Vgl. Natheretal. 2017, S. 69

¹⁴ Vgl. Mechtcherine/Venkatesh 2016, S. 19 und Natheretal. 2017, S. 69

¹⁵ Vgl. Kramer 2014

¹⁶ Vgl. H., Alexander 2018 und Herrmann Frage 4 (Anhang 4)

¹⁷ Vgl. Bba Bau Beratung Architektur 2018 und Zieler 2018

¹⁸ Vgl. H., Alexander 2018

¹⁹ Vgl. L.Ann-Kathrin 2019a

²⁰ Vgl. Quasten Frage 4, Helmus Frage 4, Gipperich Frage 4 und Kieferle Frage 4 (Anhang 2, 3, 5 & 7)

²¹ Vgl. Nather et al. 2017, S. 63 und Kieferle Frage 4 (Anhang 5)

²² Vgl. Hageretal. 2016, S. 293

²³ Vgl. Reuning2018

²⁴ Vgl.Wohnen-Magazino.J.

²⁵ Vgl. Kieferle Frage 2 (Anhang 5)

²⁶ Reuning2018

²⁷ Vgl. Ebenda

²⁸ Vgl. Nather et al. 2017, S. 49 und 94

²⁹ Vgl. Mechtcherine/ Venkatesh 2018a, S. 277

³⁰ Vgl. Ebenda, S.275

³¹ Vgl.TUMuenchen2017

³² Vgl. Ebenda

³³ Vgl. MC-Bauchemie2018

³⁴ Vgl. Hager etal. 2016, S. 295

³⁵ Vgl.Tayetal.2017, S. 14

³⁶ Vgl. Netzkonstrukteur 2014

³⁷ Vgl. Mechtcherine/ Nerella 2018a, S. 282f. und Mechtcherine/ Nerella 2018b, S. 497

³⁸ Vgl.TUMuenchen2017

³⁹ Vgl. Deutsche Forschungsgemeinschaft o. J.

⁴⁰ Vgl. Mechtcherine/ Venkatesh 2018a, S. 278

⁴¹ Vgl.Tayetal.2017, S. 13

⁴² Vgl. Wolff 2018

⁴³ Vgl. Mechtcherine/ Venkatesh 2018a, S. 279

⁴⁴ Vgl. Wolff 2018

⁴⁵ Vgl. Wolff 2018

⁴⁶ Vgl. Mechtcherine/ Venkatesh 2018a, S. 280

⁴⁷ Vgl. Siefer et al. 2007, S. 65ff.

⁴⁸ Vgl. Sakin/Kiroglu 2017, S. 705

⁴⁹ Vgl. Softtecho.J.

⁵⁰ Vgl. Kieferle Frage 4 (Anhang 5)

⁵¹ Vgl. Leupold2019

⁵² Vgl. Herbaty2019

⁵³ Vgl. Herrmann Frage 1 und Gipperich Frage 1 (Anhang 2 und 4)

⁵⁴ Vgl. Anlegen-in-lmmobilien 2019

⁵⁵ Vgl. Exporo2018

⁵⁶ Vgl.H., Alexander 2018

⁵⁷ Vgl. Quasten Frage 1, Funk Frage 1 und Gipperich Frage 1 (Anhang 1, 2 und 7)

⁵⁸ Vgl. Herrmann Frage 1, Quasten Frage 4 und Kieferle Frage 3 (Anhang 4, 5 und 7) 3

⁵⁹ Vgl. Herrmann Frage 1 (Anhang 4)

⁶⁰ Vgl. Lindinger2018

⁶¹ Vgl. Focus Online 2018

⁶² Vgl.ZDF2018

⁶³ Vgl.ZDF2018

⁶⁴ Vgl. 3Druck 2018a

⁶⁵ Vgl. D6rhofer2019

⁶⁶ Vgl.Wutscher2019

⁶⁷ Vgl. L.Ann-Kathrin 2019a

⁶⁸ Vgl.H., Alexander 2018

⁶⁹ Vgl. 3Druck 2018b

⁷⁰ Vgl. L.Ann-Kathrin 2019a

• Université: University of Applied Sciences Mainz
• Note: 1,3
• Auteur: Nadine Merkel (Auteur)
• Année de publication: 2019
• Pages: 98
• N° de catalogue: V911580
• ISBN (ebook): 9783346207029
• ISBN (Livre): 9783346207036
• Langue: allemand
• mots-clé: besonderheiten, lösungsansätze