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incremental3d über Herausforderungen und Potentiale des 3D-Betondrucks für Design und Architektur

Am 14. Mai 2024 von Astrid Z. veröffentlicht

Die additive Fertigung zieht beständig in neue Anwendungsfelder ein, weshalb auch intensiv an diversen Materialien geforscht und damit experimentiert wird. Ein zukunftsweisender Baustoff für die additive Fertigung ist Beton, welcher vor allem durch seine Anwendung im Hausbau mit 3D-Druck im Fokus steht. Ein Unternehmen, das sich bereits 2017 auf den 3D-Druck mit Beton spezialisiert hat, ist incremental3d. Das Gründerteam, bestehend aus Georg Grasser und Johannes Megens, hat sich schon an der Universität durch gemeinsames Forschen mit der additiven Fertigung und Beton beschäftigt, dort einen reichen Erfahrungsschatz aufgebaut und setzt nun sein Know-How in herausragenden Projekten um.

Ziel von incremental3d ist es, die schier unendlichen Design-Möglichkeiten im 3D-Druck auszuschöpfen und komplexe, kreative Objekte mit Beton zu fertigen. Dabei wird sowohl auf die Ästhetik als auch auf die Qualität der Betonobjekte Wert gelegt. Dass diese Aspekte an oberster Stelle von incremental3d stehen, zeigt sich nicht nur in den beeindruckenden Resultaten, sondern auch anhand der zahlreichen Kooperationen mit namhaften Referenzen aus der Welt der additiven Fertigung. So war incremental3d an der Umsetzung der Striatus-Brücke in Venedig und der Phoenix-Brücke in Lyon beteiligt und arbeitete mit dem Designer Philipp Aduatz zusammen, unter anderem für ein 3D-gedrucktes Filmstudio. Im Interview mit incremental3d konnten wir mehr darüber erfahren, wie die Gründer zum 3D-Druck fanden und wie aus Begeisterung für Technologie und den Werkstoff Beton ein Unternehmen wurde. Außerdem sprachen wir über die Herausforderungen im 3D-Betondruck, die zahlreichen erfolgreichen Projekte und darüber, was incremental3d in Zukunft vor hat.

Johannes Megens (links) und Georg Grasser (rechts), die Gesichter hinter incremental3d. 

3DN: Könnten Sie sich kurz vorstellen und erzählen, wie Sie zum 3D-Druck gekommen sind?

Wir sind incremental3d und arbeiten seit 2017 mit 3D-Betondruck. Neben unserer Tätigkeit als Geschäftsführer sind wir auch als wissenschaftliche Mitarbeiter an der Architekturfakultät der Universität Innsbruck tätig. 3D-Druck ist in dieser Branche natürlich schon länger relevant, auch wenn es anfangs vor allem um Architekturmodelle ging. Ungefähr 2012 hat das Institut für experimentelle Architektur ein Roboter-Labor eingerichtet, in dem Forschungsprojekte zu automatisierten Fertigungstechniken verfolgt wurden – und noch immer werden. Wir haben dann mit verschiedenen Materialien in größeren Dimensionen gedruckt und 2015 auch begonnen, mit Beton zu arbeiten.

3DN: Wie kam es zur Gründung von incremental3d und was ist euer Ziel?

Wir haben incremental3d 2017 als spin-off der Universität Innsbruck gegründet. Vor der Gründung haben wir bereits den 3D-Betondruck im Rahmen einer Forschungskooperation für gut zwei Jahre erkundet. Infolge dieser Forschungstätigkeiten bemerkten wir, dass es eine Nachfrage gibt und die Technologie auch eine gewisse Reife erreicht hat. Wir haben aber nicht gleich im großen Rahmen begonnen zu produzieren, sondern haben zunächst wenige, ausgewählte Projekte umgesetzt. Auch wenn wir vor allem mit Designobjekten begonnen haben, wollen wir natürlich mehr in Architektur relevanten Dimensionen arbeiten. Die Designobjekte sind aber eine perfekte Referenz für uns, wenn es um Qualitätsansprüche geht, auch wenn wir teilweise größere Objekte realisieren – der Anspruch bleibt der gleiche.

Ein Projekt mit der Designerin Lilian van Daal. (Bild: Marthe Hoet)

3DN: Was waren Ihre spannendsten Projekte und woran arbeiten Sie derzeit?

Wir haben inzwischen eine Reihe von spannenden Projekten durchgeführt. Dabei stellen immer unterschiedliche Aspekte eine Herausforderung dar. 2018 haben wir beispielsweise an der Digital Chaiselongue von Philipp Aduatz gearbeitet. Hier mussten wir viel entwickeln, um überhaupt die Pfade erstellen zu können. Das war auch gleich das erste Mal, dass wir die kinematischen Möglichkeiten von Industrierobotern wirklich nutzen konnten.

Mit dem Projekt Cohesion konnten wir ein Projekt an unserer Universität realisieren. Da es sich hierbei auch erstmals um die Realisierung eines größeren Objektes handelte, ergaben sich dann auch logistische Herausforderungen, welche für uns damals komplett neu waren.

Die erste Brücke, Striatus in Venedig, ist ein Projekt, das für den 3D-Betondruck im Allgemeinen neue Standards gesetzt hat. Die gestalterischen Prinzipien, die hier zusammenkommen, zeigen den 3D-Betondruck von seiner besten Seite. Das Besondere an dem Projekt war vor allem die Zusammenarbeit mit allen Partnern, insbesondere Zaha Hadid Architects und der Block Research Group. Zuletzt konnten wir diese Kollaboration noch einmal in einer zweiten Iteration, der Brücke Phoenix, vertiefen.

Aktuell planen wir gerade zwei größere Projekte, eines davon – ein Wandsystem – sollte in Kürze in Produktion gehen, während wir beim zweiten noch in Vorbereitung einige Tests absolvieren. Zuletzt konnten wir ein Projekt in Belgien für die Designerin Lilian van Daal abschließen, hierbei sind einige schöne Elemente für einen Shared-Office-Space entstanden.

Das Cohesion-Projekt von incremental3d. (Bild: Rupert Asanger)

3DN: Welche Technologie kommt bei incremental3D zum Einsatz und wo liegen die Herausforderungen damit?

Wir arbeiten mit Extrusionsdruck mittels eines 2-Komponenten-Systems. Um eine schnelle Aushärtung zu erreichen, wird der Nassmörtel an der Düse mittels eines Beschleunigers aktiviert. Dadurch können relativ feinteilige Objekte und qualitativ hochwertige Oberflächen erzeugt werden. Das Material wird mit 6-Achsen Industrierobotern platziert, was unter anderem das Arbeiten in nicht-planaren Schichten erlaubt.

Herausforderungen gibt es viele. Es beginnt mit einem hohen Eigengewicht, was natürlich einen hohen Einfluss auf die Druckbarkeit von Objekten hat. Der gesamte Prozess der Materialisierung ist komplex und erfordert einen hohen Grad an Genauigkeit vonseiten der Produktion. Die meisten Elemente, die wir produzieren, werden genau ein Mal realisiert, das heißt, dass auch Druckparameter manchmal etwas angepasst werden müssen. Die Herstellung von Einzelstücken ergibt auch bei der Logistik immer wieder kleinere Probleme, weil wir dadurch keine standardisierten Lieferlösungen nützen können.

Die Phoenix-Brücke, entstanden aus einer Zusammenarbeit zwischen Block Research Group, ETH Zurich, Zaha Hadid Architects, incremental3d und Holcim. (Bild: Block Research Group)

3DN: Wie sieht ein typischer Workflow aus, wenn Sie mit Designern oder Institutionen zusammenarbeiten?

Die meisten unserer Aufträge kommen von Designer und Architekten, die an der Technologie interessiert sind. Üblicherweise starten wir einen Austausch mit den Planern, um Wünsche und Anforderungen zu verstehen.Von unserer Seite gibt es dann in den meisten Fällen Hinweise auf Limitierungen und Eigenschaften des Druckprozesses. Gerne unterstützen wir bei der Planung, indem wir selbst aktiv helfen Details zu lösen und den Partnern zur Verfügung stellen. Oftmals gibt es hier auch eine Phase, in der wir Tests bezüglich der Pfadführung oder auch bezüglich Farbgebung machen. Nach Abschluss der Planungsphase geht es recht schnell weiter, wir wählen eine passende Methode um die Pfade zu generieren, simulieren den Druck und gehen dann direkt in den Druckprozess über.

3DN: Haben Sie noch ein abschließendes Wort an unsere Leserschaft?

Selbstverständlich möchte ich an dieser Stelle noch gerne auf unsere Homepage verweisen. Wir sind immer an neuen Projekten und Ideen zum 3D-Betondruck interessiert!

Video der Block Research Group zum Bau der Striatus-Brücke..

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*Titelbildnachweis: naaro

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