Digital gefertigte Betontreppe Cadenza verdeutlicht Potential des 3D-Drucks im Bausektor
Die Ökobilanz des Bausektors gibt Anlass zum Aufstöhnen. Neue Technologien können aber dazu beitragen, nachhaltige Alternativen zu schaffen. So wird auch der 3D-Druck immer häufiger herangezogen, um ressourcenschonend zu produzieren. Die Gestaltungsfreiheit, verbunden mit einer digitalen Produktion und einem verhältnismäßig geringeren Materialverbrauch sind die Hauptgründe dafür, warum die additive Fertigung in der Baubranche an Bedeutung gewinnt. Dennoch ist noch Entwicklungsarbeit nötig, um das volle Potential des 3D-Drucks in diesem Bereich auszuschöpfen. Mit „Cadenza“, einer 3D-gedruckten Wendeltreppe, hat ein Team des Lehrstuhls Digital Building Technologies der ETH Zürich in Zusammenarbeit mit dem Architekturbüro ROK nun einen weiteren Beitrag geliefert, dieses Potential einmal mehr hervorzuheben.
Ökosünde Bausektor
In der Schweiz fallen die meisten Ressourcen für die Baubranche an und auch der meisten Abfall geht auf das Konto des Bausektors. Ein Drittel aller CO2-Emissionen werden der Branche zugeschrieben und der Ruf nach Gegenmaßnahmen wird immer lauter. Mit der Bau- und Innovationsplattform NEST haben sich Empa und Eawag mit über 150 Partnern aus verschiedenen Bereichen zusammengeschlossen, um neue Technologien und Materialien für umweltfreundliches Bauen zu entwickeln und kommerziell einzuführen.
In der Unit STEP2, die am 29. August 2024 eröffnet wurde, sind diese Entwicklungsansätze veranschaulicht. Der zweistöckige Gebäudekomplex im Südosten von NEST zeigt mit Innovationen auf, die darauf abzielen, Material und Energie zu reduzieren, sodass ressourcenschonendes Bauen ermöglicht wird. Auf Initiative von BASF hin bündelten dafür diverse Wirtschafts- und Forschungspartner ihr Wissen und schufen in einer Co-Creation schließlich STEP2. Dabei wurden einige Thematiken und Lösungswege besonders fokussiert, wie Enrico Marchesi, Innovation Manager NEST bei Empa zusammenfasst: „Die Bauindustrie ist heute in diversen Technologie- und Themenbereichen gefordert. Bei STEP2 haben wir uns vor allem auf drei Bereiche konzentriert. Erstens: die digitale Fertigung, insbesondere der 3D-Druck. Zweites: die Gebäudehülle. Und drittens: das Gebäudeenergiekonzept.“
In Bezug auf den 3D-Druck für den Fokus „Digitale Fertigung“ floss die Expertise der ETH Zürich und des Architekturbüros ROK ein, die mit Cadenza das Rückgrat für die STEP2-Unit bilden. Die beiden Stockwerke der Unit STEP2 sind nämlich durch die Beton-Wendeltreppe Cadenza miteinander verbunden. Bei den 17 Treppenstufen, jeweils nur 18 mm dick, setzten die Teams auf eine materialreduzierte Form, wodurch der Betonverbrauch um 60 % gesenkt werden konnte. Die Stufen wurden aus einer wiederverwertbaren 3D-gedruckten Schalung hergestellt und können abmontiert und wieder zusammengebaut werden.
Hier waren vor allem aktuelle Forschungen zu 3D-gedruckten Schalungen relevant, denn tatsächlich bringen konventionelle Schalungen zahlreiche Herausforderungen mit sich, wenn sie für maßgeschneiderte Betontreppen verwendet werden. Mit einem einzigartigen strukturellen Konzept, welches auf Vorspannungen aus Formgedächtnisstahl basiert, konnten diese Herausforderungen überwunden werden.
Cadenza steht als Sinnbild für einen durchgängigen digitalen Prozess, bei dem komplexe Geometrien und minimaler Rohstoffgebrauch kombiniert werden, um marktwirtschaftliche Alternativen zu herkömmlichen Prozessen und Ressourcen aufzuzeigen. Es steht im Einklang mit den Zielen von NEST und verdeutlicht einmal mehr, wie Innovationen und Entwicklungen rund um den 3D-Druck wertvolle Ansätze liefern können, auf aktuelle Herausforderungen im Bauwesen zu reagieren. Mehr zu Cadenza finden Sie HIER.
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*Titelbildnachweis: Zooey Braun