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PrintStones: Mobiler Betondruck aus Österreich

Auf 5. August 2019 von Ann-Kathrin L. veröffentlicht
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Das Wiener Start-Up PrintStones PrintStones  beschäftigt sich mit der Automatisierung im Baubetrieb. Sie fokussieren sich auf die Entwicklung einer 3D-Drucktechnologie für Beton und ähnliche Materialien, die vor Ort, direkt auf der Baustelle zum Einsatz kommen. Somit muss nicht mehr mit Schalungselementen gearbeitet werden. Wir hatten die Gelegenheit PrintStones näher kennen zu lernen und führten ein Interview mit Herwig Hengl.

Können Sie sich und Ihre Verbindung zum 3D-Druck kurz vorstellen?

Ich bin Tragwerksplaner und hatte daher bis vor etwa 5 Jahren kaum eine Verbindung zum 3D Druck. Die additive Fertigung habe ich während meiner Zeit als Universitätsassistent am Institut für Mechanik der Werkstoffe und Strukturen für mich entdeckt.

Ich beschäftigte mich damals mit Finite Elemente Simulationen und fand das Thema der Topologieoptimierung sehr spannend. Dabei geht es darum, schwach beanspruchte Zonen eines unter Last stehenden Objektes in einem iterativen Prozess zu entfernen. So entstehen organisch aussehende Strukturen, welche eine hohe Steifigkeit bei reduziertem Volumen besitzen. Als ich nach einer Möglichkeit suchte diese Objekte zu erstellen, stieß ich auf die additive Fertigung. Mit dem Beton-3D-Druck ging es dann vor etwa 2 Jahren los, als wir von INITS, dem High-Tech Business Inkubator der Stadt Wien, aufgenommen und gefördert wurden.

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Herwig Hengl, hier mit Irene Fialka, CEO von INiTS. Bildnachweis: INiTS.

Können Sie uns mehr über die von Ihnen entwickelten 3D-Betondrucktechnologie erzählen? (Geschwindigkeit, kompatible Materialien, Präzision…)

Der „PrintStones X1“ ist ein früher Prototyp eines mobilen Baustellen-Beton-3D-Druckers. Betonelemente bis zu einer Größe von etwa 1 m3 Größe können momentan gedruckt werden. Die maximale Bahngeschwindigkeit der Düse liegt aktuell bei etwa 0,2 Meter pro Sekunde. Der 3D-Drucker kann sowohl außen als auch innen eingesetzt werden und macht konventionelles Schalen von druckbeanspruchten Betonelementen überflüssig. Das Verfahren ist vergleichbar mit FDM, jede Schicht wird aus einer Außenkontur und einem Füllmuster ausgeführt. Die Materialvorbereitung verläuft voll-automatisch über ein Mini-Betonwerk. Dabei kann die Rezeptur während des Druckprozesses variiert werden, um beispielsweise stark belastete Zonen mit höherfestem Material zu drucken. Durch die Verwendung von „Infill-Pattern“ ist der Materialverbrauch auch geringer als bei der konventionellen Schalungsbauweise. Dies ist bei Beton besonders interessant, da die Zementherstellung für etwa 8% des weltweiten CO2 Ausstoßes verantwortlich ist.

Welche Art von Anwendungen wollen Sie realisieren? Was sind Ihre zukünftigen Projekte?

Unsere erste Anwendung ist der 3D-Druck von Betonpflasterflächen. Anders als bei der additiven Fertigung von Gebäuden, kommen wir hier schneller auf den Markt. Der 3D-Druck von Pflasterflächen ist ökologischer und schont die Gesundheit der Arbeiter. Außerdem werden wir den Landschaftsarchitekten ganz neue Möglichkeiten eröffnen.

Nachteilig ist die Geschwindigkeit, momentan liegen wir bei etwa 30-60 Minuten pro Quadratmeter. Aber es geht uns nicht darum, möglichst viele Elemente in möglichst kurzer Zeit zu produzieren. Viel interessanter ist es, eine neue Art von Flächenbefestigung zu erschaffen, welche die technischen und ästhetischen Eigenschaften von aktuell verfügbaren Lösungen übersteigt – Qualität vor Quantität.

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Prototyp des mobilen Beton-3D-Druckers. Bildnachweis: ArtCoreDesign.

Was sind die technischen Herausforderungen des (mobilen) 3D-Betondrucks? Was sind die Vorteile?

Die größte Herausforderung ist momentan das Thema mit der Bewehrung. Da Beton eine relativ geringe Zugfestigkeit aufweist, werden Bauteile, welche auf Biegung oder Zug beansprucht werden, in der Regel durch Stahlelemente verstärkt. Weltweit forschen viele Unternehmen und Universitäten am bewehrtem Beton-3D-Druck. Es gibt hierbei verschiedenste Ansätze, vom manuellen Einlegen der Bewehrungsstäbe über das Abrollen von Drahtspulen und das Einbringen von verschiedensten Fasern bis zur additiven Fertigung von Bewährungsstäben via Auftragsschweißen.

Die Vorteile des Beton 3D Drucks liegen in der Formfreiheit und in der Möglichkeit kostengünstig Einzelstücke zu produzieren. Man braucht auch weniger Platz da keine Schaltafeln oder Formen gelagert werden müssen. Außerdem kann im Prinzip „On Demand“ produziert werden – man muss jedoch 24 Stunden bis zum Versand warten, dann hat das Betonobjekt schon etwa 40% der Endfestigkeit.

Beim mobilen Betondruck erspart man sich noch den Einbau und etwas Logistik, da die Objekte direkt am Ort der finalen Verwendung gedruckt werden.

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Additiv gefertigte Betonpflastersteine (ohne Deckschicht). Bildnachweis: PrintStones.

Wie sehen Sie die Zukunft des 3D-Betondrucks?

In unmittelbarer Zukunft ist die Herstellung von Schalen und druckbeanspruchten Bauteilen interessant. Langfristig müssen noch einige Probleme gelöst werden, neben der Bewehrungsthematik etwa auch regulative Themen im Bauwesen.

Noch ein paar letzte Worte an unsere Leser?

Wir werden einmal pro Monat limitierte 3D-gedruckte Beton-Designelemente zum Verkauf anbieten. Einfach auf unserer Website vorbei schauen.

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