{"id":29923,"date":"2021-06-10T14:00:34","date_gmt":"2021-06-10T12:00:34","guid":{"rendered":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/?p=29923"},"modified":"2021-06-10T14:10:09","modified_gmt":"2021-06-10T12:10:09","slug":"einsatz-3d-drucks-bau-humanitaere-hilfe","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/einsatz-3d-drucks-bau-humanitaere-hilfe\/","title":{"rendered":"Einsatz des 3D-Drucks im Bauwesen f\u00fcr die humanit\u00e4re Hilfe"},"content":{"rendered":"

Die additive Fertigung kann im Bauwesen nicht nur mit wirtschaftlicher Rentabilit\u00e4t punkten, sondern hat auch das Potenzial, einen gemeinschaftlichen Mehrwert zu erzielen. So sind im Laufe der letzten Jahre immer mehr Initiativen entstanden, welche den 3D-Druck f\u00fcr soziale Projekte nutzen. Die Vorteile f\u00fcr diese liegen in der Effizienz, den vergleichsweise geringen Kosten und der nachhaltigen Bauweise<\/a>, welche der 3D-Druck f\u00fcr die Konstruktion von Bauten bietet. Die additive Fertigung ist deshalb auch zu einem Element f\u00fcr die humanit\u00e4re Hilfe geworden, mit welcher versucht wird, globale Probleme bzw. Ungerechtigkeiten zu bek\u00e4mpfen – von Wohnungsnot und Obdachlosigkeit bis hin zur Bildungskrise.<\/p>\n

In den letzten Jahrzehnten sind weltweit immer mehr 3D-gedruckte Bauwerke<\/a> entstanden. Die additive Fertigung<\/a> erm\u00f6glicht Bauunternehmen eine nie dagewesene Geschwindigkeit und sorgt daf\u00fcr, dass Abf\u00e4lle sowie der Arbeitsaufwand minimiert werden k\u00f6nnen. Au\u00dferdem k\u00f6nnen mit Hilfe des 3D-Drucks die Baukosten im Vergleich zu traditionellen Methoden erheblich reduziert werden. Die Technologie erm\u00f6glicht es den Konstrukteuren, beeindruckende, geometrisch komplexe sowie architektonisch au\u00dfergew\u00f6hnliche Designs zu erschaffen, welche sonst unm\u00f6glich realisiert werden k\u00f6nnten. Daher ist es wenig \u00fcberraschend, dass f\u00fcr den 3D-Druck im Bauwesen ein massives Wachstum prognostiziert wird. Es wird erwartet, dass der globale Markt f\u00fcr den Bau mittels 3D-Druck im Jahr 2023 114,4 Millionen US-Dollar erreichen wird.<\/p>\n

Der 3D-Druck und die Wohnungskrise<\/h3>\n

Laut dem „<\/span>State of the Nation\u2019s Housing Report<\/a>„, <\/span>welcher vom Joint Center for Housing Studies (JCHS) der Harvard Universit\u00e4t ver\u00f6ffentlicht wurde, war das Angebot an zum Verkauf stehenden H\u00e4usern im vergangenen Jahr auf dem niedrigsten Stand seit 1982. Diese Statistik wurde durch die globale Pandemie sogar noch verschlimmert. Die USA haben jedoch nicht nur mit einem Mangel an Wohnraum zu k\u00e4mpfen, sondern auch mit einem Mangel an Fachkr\u00e4ften, was den Bau neuer H\u00e4user erschwert. JCHS berichtete, dass die durchschnittliche Anzahl an offenen Stellen f\u00fcr Bauarbeiter den h\u00f6chsten Stand seit mindestens 2001 erreicht hat, mit etwa 321.000 Stellen, die 2019 besetzt werden h\u00e4tten sollen. Dar\u00fcber hinaus ist verf\u00fcgbarer Wohnraum f\u00fcr viele Einwohner nicht erschwinglich. Laut Forbes sind die Hauspreise trotz des allgemeinen wirtschaftlichen Abschwungs im letzten Jahr in die H\u00f6he geschnellt, weshalb Amerikaner im ganzen Land M\u00fche haben, sich ein Haus zu finanzieren. Aber <\/span>auch in Deutschland k\u00f6nnen die St\u00e4dte den Bedarf an neuem Wohnraum nicht decken. So hat eine Studie des Instituts der deutschen Wirtschaft (IW) <\/a>festgestellt, dass j\u00e4hrlich rund 341.700 Wohnungen gebaut werden m\u00fcssten, um die Wohnungsnachfrage decken zu k\u00f6nnen. Insbesondere in den gr\u00f6\u00dften St\u00e4dten Deutschlands werden jedoch nur bis zu 71 Prozent der nachgefragten Bauten fertiggestellt. Der anhaltende Zuzug in die St\u00e4dte sei der Hauptgrund f\u00fcr die Wohnungsknappheit, vor allem in der Bundeshauptstadt, wo seit einigen Jahren die Mietpreise entsprechend angestiegen sind.<\/p>

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Unternehmen wie ICON, ein 3D-Druck-Bauunternehmen, haben dieses Problem erkannt und versuchen innovative L\u00f6sungen mit Hilfe der additiven Fertigungstechnologien zu finden. Der 3D-Druck hat demnach nicht nur das Potenzial f\u00fcr schnelleres und billigeres Bauen, sondern reduziert auch die Anzahl der notwendigen Arbeitskr\u00e4fte. F\u00fcr Jason Ballard, Mitbegr\u00fcnder von ICON, wird das Potenzial der additiven Fertigungsmethoden in diesem Bereich oft \u00fcbersehen: „Traditionelle Baumethoden kommen mit vielen Nachteilen und Problemen, die wir so lange hingenommen haben, dass wir dabei vergessen haben, uns eine Alternative vorzustellen.“ Hier kommt der 3D-Druck ins Spiel, erkl\u00e4rt Ballard: „Der 3D-Druck er\u00f6ffnet die M\u00f6glichkeit mit einer durchg\u00e4ngigen thermischen H\u00fclle, einer hohen thermischen Masse und nahezu Null-Abfall zu bauen. Zudem punktet die Technologie bei der Geschwindigkeit, komplexeren Designs, eine gr\u00f6\u00dfere Widerstandsf\u00e4higkeit und der Chance einen Quantensprung in der Erschwinglichkeit zu erzielen. Damit ist diese Art des Bauens nicht nur um 10 % besser, sonder 10-mal besser“. Und damit k\u00f6nnte er sogar Recht haben!<\/p>\n

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Community First! Village (Bild: ICON)<\/p><\/div>\n

Denn der \u201cQuantensprung\u201d der Erschwinglichkeit den Ballard beschreibt ist\u00a0 nicht \u00fcbertrieben. Der bekannte digitale Wohnungsmarktplatz HomeAdvisor sch\u00e4tzt, dass die Kosten f\u00fcr den Bau eines Hauses in den USA (mit herk\u00f6mmlichen Methoden) im Durchschnitt zwischen 154.273 und 478.200 $ liegen. ICON hingegen rechnet damit, dies f\u00fcr nur $4000 zu tun, mehr als hundertmal weniger als das obere Ende der Sch\u00e4tzungen von HomeAdvisor. Anstatt also mehr Kapital zu erwirtschaften, nutzen einige Unternehmen die additive Fertigung zur Umsetzung von humanit\u00e4ren Projekten.\u00a0<\/span><\/p>\n

Im Falle von ICON<\/a> tr\u00e4gt das Projekt den Namen Community First! Village, wobei es sich um eine Siedlung von erschwinglichen, dauerhaften Wohnungen handelt, welche f\u00fcr Menschen nach jahrelanger Obdachlosigkeit ein Zuhause bilden sollen. Die Gemeinde besteht aus einem 3D-gedruckten, 500 m\u00b2 gro\u00dfen „Welcome Center“ und drei 400 m\u00b2 gro\u00dfen H\u00e4usern, die jeweils einzeln 3D-gedruckt werden und so eine Reihe von sechs H\u00e4usern f\u00fcr die Bewohner der Gemeinschaft bilden. Jedes Haus verf\u00fcgt \u00fcber ein Schlafzimmer, ein Bad, ein Wohnzimmer, ein Badezimmer und eine Veranda mit weitreichendem Blick auf die Sonnenunterg\u00e4nge in Texas. Laut ICON ist die Lavacrete 3D-Drucktechnologie in der Lage, Strukturen zu bauen, die Feuer, \u00dcberschwemmungen und anderen Naturkatastrophen aushalten kann. Diese waren in der Vergangenheit in vielen Gebieten der USA f\u00fcr die Zerst\u00f6rung von H\u00e4usern verantwortlich.<\/p>\n

Somit sind diese H\u00e4user nicht nur eine L\u00f6sung f\u00fcr den schnellen Wiederaufbau von Wohnraum nach Naturkatastrophen, sondern stellen au\u00dferdem eine Pr\u00e4ventivma\u00dfnahme dar. Das Community First! Village ist derzeit das einzige seiner Art in den USA und wird von der gemeinn\u00fctzigen Organisation Mobile Loaves & Fishes betrieben. Doch allein mit der erfolgreichen Existenz ebnet das Projekt den Weg f\u00fcr mehr. Erst im vergangenen Jahr haben die US-Betonspezialisten QUIKRETE und Contour Crafting Corporation bekannt gegeben, dass sie gemeinsam H\u00e4user f\u00fcr Obdachlose in L.A. bauen wollen.<\/p>\n

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Laut ICON ist die Lavacrete 3D-Drucktechnologie in der Lage, Strukturen zu bauen, die Feuer, \u00dcberschwemmungen und anderen Naturkatastrophen standh\u00e4lt. (Bild: ICON)<\/p><\/div>\n

Die Aktivit\u00e4ten von ICON beschr\u00e4nken sich aber nicht nur auf die USA und es w\u00e4re auch nicht sinnvoll, dies zu tun. Wie das Unternehmen selbst feststellt, gibt es drei kritische Herausforderungen, denen der globale Wohnungsbau derzeit gegen\u00fcbersteht: Erstens kann sich die Durchschnittsperson kein Haus leisten; zweitens ist der Hausbau nicht nachhaltig und sowohl ineffizient als auch verschwenderisch; und schlie\u00dflich gibt es \u00fcber eine Milliarde Menschen auf der Welt, denen es an angemessenem Wohnraum fehlt. 2019 enth\u00fcllten ICON, New Story und \u00c9CHALE die erste 3D-gedruckte Gemeinschaft in Tabasco, Mexiko. Die Gemeinschaft besteht aus f\u00fcnfzig H\u00e4usern, von denen jedes an eine lokale Familie vergeben wurde, die zuvor in extremer Armut und unsicheren Unterk\u00fcnften lebte. Jedes der H\u00e4user bietet mit 500 m\u00b2 gen\u00fcgen Platz und wurde mithilfe von ICONs Robotik, Software sowie fortschrittlichem Material in etwa 24 Stunden \u00fcber mehrere Tage hinweg gefertigt.<\/p>\n

Die Rolle des 3D-Drucks beim Bau von Schulen und sozialer Infrastruktur<\/h3>\n

Auch andere Unternehmen wie Thinking Huts und 14Trees nutzen den 3D-Druck im Bauwesen f\u00fcr humanit\u00e4re Zwecke, indem sie die Technologie zum Bau von sozialer Infrastruktur nutzen, in denen die Mittel und Ressourcen f\u00fcr traditionelle Methoden fehlen. Diese Projekte widmen sich insbesondere der Errichtung von Schulen. F\u00fcr 14Trees hat die additive Fertigung eingesetzt, um den Bedarf von mehr als 36.000 Klassenzimmern in Malawi zu decken, was mit alternativen Baumethoden mehr als 70 Jahre dauern w\u00fcrde. Das Unternehmen sagt dazu: „Wir mussten die Art und Weise, wie wir bauen, \u00fcberdenken, damit jedes Kind der heutigen Generation zur Schule gehen kann.\u00a0 Den 3D-Druck f\u00fcr den Bau zu nutzen ist eine fantastische M\u00f6glichkeit, die Bauzeit zu verk\u00fcrzen, die Gesamtkosten der Geb\u00e4ude zu senken und gleichzeitig den CO2-Fu\u00dfabdruck zu reduzieren. Dies gilt f\u00fcr Schulen, aber auch f\u00fcr Wohnh\u00e4user und andere soziale Infrastruktur (z. B. Kliniken). In Malawi haben wir bewiesen, dass es m\u00f6glich ist, die W\u00e4nde eines Hauses in weniger als 12 Stunden zu ‚drucken‘ und gleichzeitig den CO2-Fu\u00dfabdruck des Hauses um bis zu 70 % zu reduzieren, im Vergleich zu herk\u00f6mmlichen Methoden.“<\/em><\/p>\n

Brett Hagler, CEO von New Story, erkl\u00e4rte dies auf \u00e4hnliche Weise: „Wir sehen es als unsere Aufgabe an, traditionelle Methoden in Frage zu stellen. Lineare Methoden werden den \u00fcber eine Milliarde Menschen, die ein sicheres Zuhause brauchen, niemals eines geben k\u00f6nnen. Indem wir unsere Annahmen in Frage stellen, auf der Grundlage von Daten iterieren und kalkulierte Risiken bei innovativen Ideen eingehen, k\u00f6nnen wir mehr Familien ein Zuhause bieten, und das exponentiell schneller.“<\/em> Der 3D-Druck ist als Bauverfahren somit einzigartig, wenn es darum geht eine soziale Infrastruktur zu realisieren, die so viele Menschen weltweit ben\u00f6tigen.<\/p>\n

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Ein zuk\u00fcnftiges Klassenzimmer (Bild: Thinking Huts)<\/p><\/div>\n

Auf welche Herausforderungen st\u00f6\u00dft die Technologie?<\/h3>\n

Da es sich bei der Wohnungskrise aber vor allem um ein strukturelles Problem handelt, kann diese nicht allein durch alternative Bauweisen gel\u00f6st werden, weder additiv noch mit einer anderen Methode. Laut der Gr\u00fcnderin von Thinking Huts, Maggie Grout, „liegt die gr\u00f6\u00dfte Herausforderung in der Finanzierung, vor allem, wenn das Potenzial der Technologie f\u00fcr humanit\u00e4re Zwecke eingesetzt werden soll.“ Dieser Einsch\u00e4tzung folgt auch Alexandria Lafci, COO von New Story, indem, diese hinzuf\u00fcgt: „Es hat lange gedauert, bis mobile Ger\u00e4te nach Afrika durchgedrungen sind, weil sich Unternehmen auf die lukrativsten M\u00e4rkte konzentrierten. Aber jetzt sehen wir, welchen Einfluss beispielsweise Mobiltelefone auf die Ver\u00e4nderung ganzer Volkswirtschaften und Lebensgrundlagen auf dem Kontinent genommen haben. Anstatt also darauf zu warten, dass der Fortschritt im Bauwesen aus Profitgr\u00fcnden in den Globalen S\u00fcden gebracht wird, sollten wir Innovationen wie den 3D-Druck von H\u00e4usern vorantreiben, weil es ein m\u00e4chtiges Werkzeug zur Bek\u00e4mpfung der Obdachlosigkeit sein kann“.<\/p>\n

Der 3D-Druck im Bauwesen stellt zwar sicherlich eine innovative und effiziente Methode dar, um Probleme im Zusammenhang mit fehlender sozialer Infrastruktur und insbesondere der Wohnungs- und Bildungskrise zu bek\u00e4mpfen, aber erfordert in erster Instanz auch Kapital zur Umsetzung. Dies umso mehr, da die aktuellen Methoden der additiven Fertigung im Bauwesen noch nicht so weit fortgeschritten sind, als dass diese den Bau eines gesamten Hauses bewerkstelligen k\u00f6nnen. Denn einige Teile der Schule k\u00f6nnen nicht in 3D gedruckt werden. Zu diesen Teilen geh\u00f6ren das Dach, die T\u00fcren und Fenster, welche Thinking Huts komplett aus lokal beschafften Materialien herstellen will. Doch mit der Unterst\u00fctzung humanit\u00e4r ausgerichteter Bauvorhaben hat der 3D-Druck das Potenzial, das t\u00e4gliche Leben von Gemeinschaften auf der ganzen Welt komplett zu ver\u00e4ndern.<\/p>\n

Momentan gibt es mehr als 260 Millionen Kinder die keinen Zugang zu Bildung haben. Diese Zahl ist seit Beginn der Pandemie, welche unter anderem f\u00fcr die Vertreibung von \u00fcber einer Milliarde Kinder weltweit verantwortlich war, nur noch gestiegen. Wir haben Maggie Grout gebeten, das von ihr gegr\u00fcndete Unternehmen zu beschreiben und sie erkl\u00e4rte uns, dass Thinking Huts „eine Non-Profit-Organisation ist, die mit innovativen, humanit\u00e4r orientierten Technologiel\u00f6sungen den weltweiten Zugang zu Bildung verbessern will. Wir versuchen, die additive Fertigung zu nutzen, um 3D-gedruckte Schulen dort zu bauen, wo sie am meisten gebraucht werden“.<\/em><\/p>\n

Was mit einem Standort in Madagaskar begonnen hat, soll noch in diesem Jahr um weitere drei Schulen erweitert werden. Thinking Huts hofft sogar, die T\u00e4tigkeit eines Tages auf Simbabwe, Malawi, Pakistan, Indien und S\u00fcdafrika auszuweiten. W\u00e4hrend das Hauptaugenmerk des Projekts von Thinking Huts darauf liegt, den Zugang zu Bildung zu erweitern, versucht das Unternehmen auch, „Wege zu finden, um eine Synergie zwischen Technologie und lokalen Gemeinden zu schaffen“.<\/em> Grout m\u00f6chte einheimische Arbeitskr\u00e4fte besch\u00e4ftigen, um die Wirtschaft der entwickelnden Gemeinden anzukurubeln sowie den Technologietransfer zu unterst\u00fctzen, was den Kommentar von Lafci, COO von New Story, zu den Auswirkungen von Mobiltelefonen auf die afrikanischen Volkswirtschaften aufgreift.<\/p>\n

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(Bild: 14Trees)<\/p><\/div>\n

Wir haben auch mit Francois Perrot, Gesch\u00e4ftsf\u00fchrer von 14Trees, \u00fcber die m\u00f6gliche Rolle des 3D-Drucks im Bauwesen bei der Bek\u00e4mpfung der Wohnungs- und Bildungskrise gesprochen, woraufhin er festh\u00e4lt: „Der 3D-Druck im Bauwesen stellt eine gro\u00dfartige M\u00f6glichkeit dar die Wohnungs- und Bildungskrise zu l\u00f6sen. Wichtig ist, dass alle Komponenten, die zum Druck ben\u00f6tigt werden, von der verwendeten Tinte bis hin zu den Teams, die den Roboter steuern, aus den L\u00e4ndern stammen, in denen wir versuchen, diese Krisen zu l\u00f6sen. Mit diesem Ansatz haben wir begonnen, indem wir mit LafargeHolcim-L\u00e4ndern zusammenarbeiten, um die 3D-Druck-Tinte so nah wie m\u00f6glich an dem Ort zu produzieren, an dem sie sp\u00e4ter zum Einsatz kommt, um Arbeitspl\u00e4tze f\u00fcr die gesamte Wertsch\u00f6pfungskette zu schaffen und die Menschen vor Ort mit der Technologie vertraut zu machen. Bisher erhalten wir extrem positive Reaktionen!“.<\/p>\n

Eine weitere, von den Organisationen festgestellte Herausforderung, ist der Mangel an Wissen und Bewusstsein, wenn es um 3D-Drucktechnologien im Bauwesen geht. Grout stellt fest, „dass der 3D-Druck im Bausektor noch relativ unbekannt ist. Oft denken die Leute, dass der 3D-Druck nur im Desktop-Ma\u00dfstab eingesetzt wird und Objekte aus Kunststoff herstellt. F\u00fcr einige kann es schwierig sein, sich den 3D-Druck im architektonischen Ma\u00dfstab vorzustellen“.<\/em> Perrot kommentiert dazu: „Der 3D-Druck im Bauwesen ist immer noch eine aufstrebende Technologie und es gibt viele Herausforderungen, denen wir uns stellen mussten, etwa bei der Einrichtung der Baustelle, der Aufbereitung der Farbe und dem Design des Hauses, damit es leicht ‚druckbar‘ ist.“<\/em><\/p>\n

In Zusammenarbeit mit dem LafargeHolcim Innovation Center und dem Technologiepartner COBOD konnte 14Trees diese Herausforderungen individuell angehen. Laut Perrot „erfordert der 3D-Druck Exzellenz vom Entwurf des Geb\u00e4udes bis zur Fertigstellung, und genau diese Exzellenz in der Ausf\u00fchrung wollen wir mit unseren Projekten aufzeigen“.<\/em> \u00a0Offensichtlich gibt es zwar bereits ein gewisses Ma\u00df an Erfolg im Einsatz der Technologie, es besteht aber sicherlich noch Bedarf an weiterer Forschung und Entwicklung, damit der 3D-Druck im Bauwesen erfolgreich f\u00fcr humanit\u00e4re Hilfsprojekte genutzt werden kann.<\/p>\n

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(Bild: 14Trees)<\/p><\/div>\n

Der Einsatz des 3D-Drucks im Bauwesen bietet ein enormes Potenzial f\u00fcr humanit\u00e4re Hilfsma\u00dfnahmen, insbesondere wenn es um die Wohnungs- und Bildungskrise geht. Die Technologie bietet den Vorteil Bauten kosteng\u00fcnstiger, nachhaltiger und langlebiger zu konstruieren. Damit sich der Einsatz des 3D-Drucks im Bauwesen weiter etabliert, m\u00fcssen noch weitere Schritte folgen. Wenn die Technologie einen wirklich bedeutenden Einfluss haben soll, bedarf es finanzieller Mittel, F\u00f6rderung, Forschung und Entwicklung und Zeit. Mehrere Regierungsinstitutionen in den USA setzen den 3D-Druck bereits zunehmend ein, vor allem bei der Navy, beim Milit\u00e4r und der NASA. Schlie\u00dflich stellt sich die Frage, was die St\u00e4dte davon abh\u00e4lt, die Vorteile der Technologie f\u00fcr die Stadtplanung zu nutzen?<\/p>\n

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*Titelbildnachweis: ThinkingHuts<\/em><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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