von Sie haben auf BauVolution bereits verschiedene Beiträge zum 3D-Druck gelesen. Dabei ging es meist um einführende Beiträge (zum Beispiel 3D-Druck von Gebäuden: Potenziale und Herausforderungen oder 3D-Druck und Lean Construction – Eine gute Kombination) oder Beiträge über einzelne Bauvorhaben (zum Beispiel das Wave House Heidelberg – Größtes 3D-Druck Gebäude Europas).
Heute stelle ich Ihnen ein Großprojekt im 3D-Druck vor – und zwar aus den USA. In Georgetown, Texas, entstand diesen Sommer die weltweit größte 3D-gedruckte Wohnsiedlung. Mit 100 Häusern, die in der sogenannten Wolf Ranch Community gebaut wurden, zeigt dieses Projekt das enorme Potenzial des 3D-Drucks im Bauwesen. Doch was macht dieses Bauvorhaben so besonders, und welche Auswirkungen könnte es auf die Zukunft des Bauens haben?
3D-Druck und der Einsatz des Vulcan-Druckers
Der 4,75 Tonnen schwere Vulcan-Drucker von ICON, der über 14 Meter breit ist, schafft es, eine ganze Hauswand Schicht für Schicht zu drucken. Seit November 2022 arbeitete der Drucker in der Wolf Ranch Community und hat mittlerweile alle 100 Häuser fertiggestellt (VOA, 2024). Der Prozess ist effizienter und nachhaltiger als herkömmliche Bauweisen: Anstelle von mehreren Bauarbeitern, welche für unterschiedliche Aufgaben benötigt werden, übernimmt ein einziger Drucker mit minimaler menschlicher Hilfe die Erstellung der Wände. Dabei wird eine Betonmischung aus Sand, Wasser und weiteren Zusätzen durch eine Düse gepresst und in vorprogrammierten Pfaden aufgetragen, um die charakteristischen, kordartigen Wände zu schaffen (BreezyScroll, 2024).
Die Geschwindigkeit des Bauprozesses ist ebenfalls bemerkenswert. Im Vergleich zu traditionellen Bauvorhaben, die oft mehrere Monate dauern, wird ein 3D-gedrucktes Haus in Georgetown in etwa drei Wochen fertiggestellt (VOA, 2024). Neben der Zeitersparnis bietet der 3D-Druck auch wirtschaftliche Vorteile, indem er nicht nur den Bedarf an Arbeitskräften reduziert sondern auch die Materialkosten minimiert. Zudem sind die gedruckten Häuser extrem widerstandsfähig, da die verwendeten Materialien wasser-, schimmel- und wetterbeständig sind. Diese Eigenschaften machen sie besonders geeignet für Regionen, die von extremen Wetterbedingungen oder Naturkatastrophen betroffen sind.
Nachhaltigkeit und Ressourceneffizienz bei 3D-Druck
Einer der größten Vorteile des 3D-Drucks im Bauwesen ist die signifikante Reduktion des Materialverbrauchs. Eine Studie hat gezeigt, dass 3D-gedruckte Gebäude im Vergleich zu herkömmlichen Bauweisen eine um 78 % geringere Umweltbelastung aufweisen (Alami et al., 2023). Das ist hauptsächlich auf die präzise Dosierung der Baumaterialien und die Vermeidung von Abfällen zurückzuführen (siehe Beitrag 3D-Druck und Lean Construction – Eine gute Kombination). Während traditionelle Baustellen oft von Materialverschwendung geprägt sind, erlaubt der 3D-Druck eine genaue Berechnung und Verwendung von Baumaterial.
Auch der Energieverbrauch in den gedruckten Häusern ist durch die optimierte Bauweise deutlich geringer. Dank der optimierten Dämmung bleiben die Häuser in der heißen texanischen Sonne kühl, ohne dass die Klimaanlage ständig auf Hochtouren laufen muss (BreezyScroll, 2024). Das reduziert nicht nur den eigenen Energiebedarf, sondern auch die damit verbundenen Kosten für die Bewohnerinnen und Bewohner.
Ein weiteres Potenzial der 3D-Druck-Technologie liegt in der Verwendung nachhaltigerer Baumaterialien. So könnten in Zukunft recycelter Beton und andere umweltfreundliche Materialien verwendet werden, um den ökologischen Fußabdruck der gedruckten Gebäude weiter zu verringern (Han et al., 2021). Solche Entwicklungen würden den 3D-Druck zu einer noch nachhaltigeren Alternative machen, was dazu beitragen kann, den CO₂-Ausstoß der Bauindustrie noch weiter zu senken.
Soziale Auswirkungen und bezahlbarer Wohnraum durch 3D-Druck
Ein weiterer Vorteil des 3D-Drucks ist seine Fähigkeit, schnell und kostengünstig Wohnraum zu schaffen. Das ist besonders in Regionen mit Wohnraummangel von Bedeutung, sei es in den Vereinigten Staaten oder in Schwellenländern. In der Wolf Ranch Community liegen die Preise für die 3D-gedruckten Häuser zwischen 450.000 und 600.000 US-Dollar – was für amerikanische Verhältnisse im Mittelfeld liegt, aber die Technologie zeigt Potenzial, um auch bezahlbaren Wohnraum zu schaffen (VOA, 2024).
In Ländern mit hoher Urbanisierungsrate, wie etwa Südafrika, könnte nach Aghimien et al. (2021) der 3D-Druck dazu beitragen, erschwingliche Wohnungen für einkommensschwache Bevölkerungsgruppen zu schaffen. Der schnelle Bauprozess und die reduzierten Baukosten machen somit den 3D-Druck zu einer vielversprechenden Lösung für die globalen Wohnraumprobleme.
Zudem ermöglicht der 3D-Druck die Anpassung der Gebäude an lokale klimatische Bedingungen. Häuser in extrem heißen oder kalten Regionen könnten speziell so entworfen werden, dass sie den spezifischen Herausforderungen dieser Umgebungen gerecht werden. Das würde nicht nur den Wohnkomfort erhöhen, sondern auch den Energieverbrauch senken und somit zur Reduktion von CO₂-Emissionen beitragen (Ibrahim et al., 2022).
Herausforderungen und technologische Weiterentwicklungen
Auch wenn die Wolf Ranch Community in Georgetown, Texas ein schönes Beispiel ist für eine große Umsetzung des 3D-Drucks im Bauwesen, gibt es trotzdem noch einige Herausforderungen. Trotz der zunehmenden Materialeffizienz bleibt eine der großen Herausforderungen der hohe Zementanteil in den gedruckten Gebäuden. Denn Zement ist ein wesentlicher Treiber von CO₂-Emissionen in der Bauindustrie. Aus diesem Grund arbeiten Forscherinnen und Forscher daran, alternative Materialien wie Geopolymere zu entwickeln, die nachhaltiger sind und gleichzeitig die strukturelle Integrität der Gebäude gewährleisten können (Khan et al., 2021).
Unabhängig von der technologischen Sichtweise ist ein weiteres Hindernis die fehlende gesetzliche Regulierung. In vielen Ländern gibt es derzeit noch keine spezifischen Bauvorschriften für 3D-gedruckte Häuser, was den breiten Einsatz der Technologie erschwert. Den noch immer gilt der Grundsatz “ohne Regeln kein Bauen”. Ich bin ja auch ein Freund von hemdsärmligen, schnellen Lösungen, aber in diesem Fall ist dieser Grundsatz auch gut so, um sicheres und verantwortungsvolles Bauen zu gewährleisten. Solange man nicht überreguliert. Von daher besteht ein dringender Bedarf an harmonisierten internationalen Standards und Vorschriften, um sicherzustellen, dass der 3D-Druck weltweit sicher und nachhaltig genutzt werden kann.
Und nun?
Das Wolf Ranch-Projekt in Texas zeigt, wie der 3D-Druck die Baubranche im großen Stil wandeln könnte. Von der Reduktion der Bauzeiten über die Senkung der Baukosten bis hin zu den ökologischen Vorteilen – der 3D-Druck im Bauwesen bietet eine Vielzahl von positiven Aspekten. Und auch wenn es noch technische und regulatorische Hürden gibt, ist es offentsichtlich, dass diese Technologie eine Schlüsselrolle in der Zukunft des Bauens spielen wird. Von daher dürften wir gespannt sein, was uns in der nächsten Zeit noch begegenen wird.
Und zu guter Letzt noch drei unterschiedliche Videos über den Bau der 3D-gedruckten Wohnsiedlung in Georgetown, Texas.
Quellenverzeichnis:
Alami, A., Olabi, A., Ayoub, M., Aljaghoub, H., Alasad, S., & Abdelkareem, M. (2023) 3D Concrete Printing: Recent Progress, Applications, Challenges, and Role in Achieving Sustainable Development Goals. Buildings. online
Aghimien, D., Aigbavboa, C., Aghimien, L., Thwala, W., & Ndlovu, L. (2021) 3D PRINTING FOR SUSTAINABLE LOW-INCOME HOUSING IN SOUTH AFRICA: A CASE FOR THE URBAN POOR. Journal of Green Building. online
BreezyScroll. (2024). World’s largest 3D-printed neighborhood nears completion in Texas. online
Han, Y., Yang, Z., Ding, T., & Xiao, J. (2021). Environmental and economic assessment on 3D printed buildings with recycled concrete. Journal of Cleaner Production. online
Ibrahim, I., Eltarabishi, F., Abdalla, H., & Abdallah, M. (2022). 3D Printing in Sustainable Buildings: Systematic Review and Applications in the United Arab Emirates. Buildings. online
Khan, S., Koç, M., & Al‐Ghamdi, S. (2021). Sustainability assessment, potentials and challenges of 3D printed concrete structures: A systematic review for built environmental applications. Journal of Cleaner Production, 303, 127027. online
VOA. (2024) World’s largest 3D-printed neighborhood nears completion in Texas. online
Schlüsselwörter: 3D-Druck, nachhaltiges Bauen, Wolf Ranch, Texas, Vulcan-Drucker, Zukunft des Bauens, Architektur
Diesen Beitrag zitieren: Karl, C. [Christian K. Karl]. (2024). 3D-Druck im großen Stil: Texas druckt Siedlung mit 100 Häusern [Blog-Beitrag]. 16.09.2024. BauVolution, ISSN 2942-9145. online verfügbar
