Neue Methode für 3D-Betondruck reduziert ökologischen Fußabdruck

Der 3D-Druck verändert langsam den Bausektor. Mehrere Projekte, von Häusern bis hin zu Einkaufszentren, wurden bereits mit dieser Technologie gebaut. Nun erregt ein neues Projekt besondere Aufmerksamkeit: Forscher der Nanyang Technological University in Singapur (NTU Singapur) haben eine Technik für 3D-Betondruck entwickelt, die in der Lage ist, Kohlenstoff zu binden. Diese Innovation eröffnet neue Perspektiven für die Verringerung des ökologischen Fußabdrucks beim Bauen.
Diese neue Technik, die in der Zeitschrift Carbon Capture Science & Technology vorgestellt wurde, könnte die Bauindustrie verändern. Sie befasst sich mit den Umweltauswirkungen von Zement, der für rund 8 % der weltweiten CO2-Emissionen verantwortlich ist. Durch die Optimierung des Materialeinsatzes, die Beschleunigung der Bauzeit und die Verringerung des Arbeitsaufwands verspricht der Ansatz, traditionelle Methoden wie Stahlbeton weniger notwendig zu machen. Aber wir funktioniert der neue Ansatz der NTU Singapur?

Bild: NTU Singapur
Leistungsstarker und umweltfreundlicher 3D-Betondruck
Bei diesem neuen 3D-Druckverfahren werden CO2 und Dampf, die als Nebenprodukte industrieller Prozesse anfallen, direkt in die Betonmischung integriert. Dieses Verfahren ermöglicht es, das CO2 dauerhaft in der Betonstruktur zu fixieren und so die mechanische Leistung im Vergleich zu herkömmlichen 3D-Druckverfahren zu verbessern. Konkret hat das Team ein System entwickelt, bei dem der 3D-Drucker mit CO2-Pumpen und einer Düse, die Dampf erzeugt, verbunden ist. Während des Drucks reagiert das CO2 mit den Betonkomponenten und verfestigt sich, während der Dampf die Fähigkeit des Betons erhöht, das Gas zu absorbieren, wodurch die Struktur robuster wird.
Professor Tan Ming Jen von der School of Mechanical and Aerospace Engineering (MAE) der NTU und dem Singapore 3D Printing Centre (SC3DP) betonte, wie wichtig es ist, die Treibhausgasemissionen im Bausektor, einer der umweltschädlichsten Industrien der Welt, zu verringern: „Unser neues 3D-Drucksystem für Beton bietet eine Alternative zur Verringerung der Kohlenstoffemissionen, indem es die mechanischen Eigenschaften von Beton verbessert und dazu beiträgt, die Umweltauswirkungen der Industrie zu reduzieren. Es zeigt die Möglichkeit, CO2, das in Kraftwerken oder anderen Industrien entsteht, für den 3D-Druck von Beton zu verwenden. Da herkömmlicher Zement viel Kohlenstoff ausstößt, bietet unsere Methode eine Möglichkeit, CO2 durch den 3D-Druck von Beton wieder einzuspeisen.„
Tests haben gezeigt, dass diese neue Technik einen wesentlich stärkeren und haltbareren Beton ergibt. Im Vergleich zu herkömmlichen 3D-Druckverfahren kann der resultierende Beton bis zu 37 % mehr Gewicht tragen und sich fast 45 % mehr biegen, bevor er bricht. Neben diesen mechanischen Vorteilen ist das Verfahren auch umweltfreundlicher, denn es bindet 38 % mehr CO2 als herkömmliche Verfahren. Die Forscher planen nun, ihre Technik zu verfeinern, um ihre Effizienz zu verbessern. Außerdem wollen sie die Verwendung von recycelten Industriegasen anstelle von reinem CO2 im 3D-Druckverfahren untersuchen.
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*Titelbildnachweis: guteksk7 / shutterstock