In Gemert, Brabant, wurde im Oktober 2017 die erste gedruckte 3D-Betonbrücke der Welt installiert. Im Forschungsprojekt „AM Bridge 2019“ der TU Darmstadt war eine 3D-gedruckte Brücke aus Stahl das Ziel (Abb. 4). Ihre Besonderheit: Sie lässt sich als Ganzes vor Ort, über Wasser und im Schrägen drucken. Die weltweit erste Brücke ihrer Art gelang mit einem Verfahren, bei dem Schweißpunkte in beliebiger Größe hergestellt und präzise reproduziert werden können. Jeder der Punkte bekommt ausreichend Zeit, abzukühlen und fest zu werden. Das „Wire + Arc Additive Manufacturing“ ähnelt Metallschutzgasschweißen und eignet sich insbesondere für den Stahlbau. Der Schweißdraht dient als Druckmaterial. Bei allen bisherigen Projekten wurden Brückenelemente in Fertigungshallen produziert, zusammengesetzt und anschließend zum eigentlichen Standort gebracht.
Ausblick
Auch für ein Bauen an entlegenen oder für den Menschen gefährlichen Orten ist der 3D-Druck eine attraktive Option: Bei zukünftigen Mond-Missionen gilt es, so wenig Material wie möglich von der Erde zu starten. Stattdessen sollen lunare Ressourcen genutzt werden. Deshalb plant die European Space Agency (ESA), dort Roboter einzusetzen, die benötigte Teile aus Mondstaub errichten (Abb. 5). Ähnliche Ansätze verfolgen auch weitere Raumfahrtorganisationen: So schrieb die NASA mit der Bradley University und Sponsoren die „3D-Printed Habitat Challenge“ aus, um nachhaltige Schutzhütten aus den auf dem Mond oder dem Mars vor Ort verfügbaren Ressourcen zu gestalten. Der 2019 abgeschlossene Wettbewerb wurde mit insgesamt 2.061.023 US-Dollar dotiert.
Im Zusammenspiel mit weiteren Treibern der Digitalisierung kann der 3D-Druck dazu beitragen, Baustellen zielgerichtet für das 21. Jahrhundert fit zu machen. Hierum geht es auch in dem vom Bundesforschungsministerium geförderten Projekt „ESKIMO“ (Entwicklung von Systembausteinen der Künstlichen Intelligenz für eine digitale mobile Wertschöpfungskette für die Bauausführung): In seinem Mittelpunkt stehen die Qualitätssicherung technischer Art, kaufmännische Aspekte sowie das Anwenden aktueller Algorithmik in der Logistik. Praxispartner sind die Bauunternehmung Karl Gemünden GmbH & Co. KG und die Ed. Züblin AG.
Fazit
Der 3D-Druck ist gegenwärtig eine der spannendsten Technologien im Bauwesen. Entwicklungen wie diese bergen ein großes Potential, die Wertschöpfung zu erhöhen, wie beispielsweise die Studie „Reinventing Construction: A Route To Higher Productivity“ des McKinsey Global Institutes (MGI) bereits 2017 zeigte: Während die deutsche Gesamtwirtschaft seit 1995 um jährlich 1,32 Prozent produktiver wurde, verzeichnete die Baubranche ein jährliches Wachstum von 0,26 Prozent. Positive Effekte um das Fünf- bis Zehnfache könnten Verfahren mit mehr Standardisierung, Modularisierung und Vorfertigung bringen. Der 3D-Druck kann zusätzlich dazu individuell geformte Teile wirtschaftlich und ressourcenschonend herstellen. Entscheidend ist stets, mit was sich die jeweils projektspezifischen Ansprüche optimal lösen lassen.
Bei den meisten gedruckten Gebäuden handelt es sich vielfach noch um Pavillons oder Prototypen. Sie bestehen zum Großteil aus Beton, können aber auch aus anderen Werkstoffen gefertigt sein (Kunststoff, Stahl, Lehm). Die Digitalisierung und eine integrale, datenbasierte Herangehensweise wie BIM verstärken die rasante Weiterentwicklung des 3D-Drucks: Zum Schluss genügt ein Mausklick am PC, damit die erstellten Daten in den 3D-Drucker fließen und die Produktion beginnt. Das führt auch dazu, dass weniger Zeit und Personal auf der Baustelle benötigt wird. So leisten Automatisierung und Robotik ihren Beitrag, um schneller, sicherer, nachhaltiger und individueller zu arbeiten. Darüber hinaus machen sie das Bauwesen für junge Menschen („Digital Natives“) und Start-ups attraktiv.
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