Der Einsatz des 3D-Drucks in der Architektur befindet sich auf einem rasanten Aufwärtstrend, da Architekten, Akademiker, Ingenieure und Bauexperten immer mehr Anwendungsmöglichkeiten für diese Technologie finden. Ob der 3D-Druck die Branche revolutionieren wird oder nicht, ist eine Frage der Diskussion - wie jede Technologie wird auch diese ihre Befürworter und Kritiker haben.
Der 3D-Druck, auch bekannt als "additive Fertigung", ist vergleichbar mit dem einst allgegenwärtigen Tintenstrahldrucker. Der Tintenstrahldrucker erzeugt Zeichen und Bilder, indem er Tintentröpfchen kontrolliert auf Papier spritzt. In ähnlicher Weise "druckt" oder schichtet der 3D-Drucker ein Materialgemisch, um aus einem dreidimensionalen digitalen Modell ein physisches Objekt herzustellen. Die Schichtung wird kontrolliert und zahlreiche Male wiederholt, bis das Objekt fertig ist.
Der Einsatz der 3D-Drucktechnologie in Architektur und Bauwesen führt zu einem hohen Maß an Genauigkeit und Effizienz. Der iterative Prozess spart Zeit und senkt die Kosten, zum Beispiel durch weniger Materialabfall. Der 3D-Druck ermöglicht es Architekten, neue Ideen zu entwickeln und mit einer Reihe von Materialien auf neuartige Weise zu experimentieren - er bietet ein hohes Maß an Flexibilität im Vergleich zu traditionellen Bautechniken. Die Technologie findet immer mehr Anwendung, vom Bau von Wohnungen, insbesondere von nachhaltigen Wohnungen, bis hin zu verschiedenen Infrastrukturprojekten.
Die im Folgenden vorgestellten Projekte zeigen eine Reihe von Leistungen und Anwendungen des 3D-Drucks.
1. TECLA
TECLA - ein Kofferwort aus Technologie und Lehm - ist ein 3D-gedruckter Prototyp eines Wohnhauses, das eine Verbindung zwischen Vergangenheit und Zukunft herstellt. TECLA ist der erste Prototyp eines ökologisch nachhaltigen Wohngebäudes, das in 3D aus rohem Lehm gedruckt wurde. TECLA ist eine Zusammenarbeit zwischen Mario Cucinella Architects und WASP (World's Advanced Saving Project). Der Prototyp, dessen Form von der Töpferwespe inspiriert ist, ist das Ergebnis von Forschungen über traditionelle Bauweisen, Klimastudien und bioklimatische Prinzipien. TECLA bietet Lösungen für Wohnungsnotfälle auf der ganzen Welt. Lesen Sie mehr über TECLA in diesem ausführlichen Artikel auf Archello.
Das in Eindhoven gelegene "Projekt Milestone" ist eine Zusammenarbeit zwischen dem Architekturbüro Houben / Van Mierlo Architecten, dem Bauträger und Bauunternehmer Van Wijnen, der Technischen Universität Eindhoven und der Stadt Eindhoven. Das Projekt, das als "das weltweit erste bewohnbare 3D-gedruckte Betonhaus" bezeichnet wird, umfasst fünf Wohnungen. Das erste Haus, "The Eindhoven house" (Bild), wurde im April 2021 geliefert. Mit seinem futuristischen Design "ermöglicht die 3D-Drucktechnik eine freie Formgebung, während herkömmlicher Beton sehr starr ist", sagt Van Wijnen.
3. Chicon House
Das Chicon House war "das erste zugelassene 3D-gedruckte Haus in den Vereinigten Staaten", so das Bautechnikunternehmen ICON. Das 32,5 Quadratmeter große Haus wurde mit dem Vulcan-Drucker der ersten Generation in 47 Stunden über mehrere Tage hinweg gedruckt. Das Projekt, eine Zusammenarbeit zwischen ICON und der US-amerikanischen gemeinnützigen Organisation New Story, wurde mit besonderem Augenmerk auf die Bereitstellung von Wohnraum in den Entwicklungsländern konzipiert. Der Vulcan-Drucker "ist so konzipiert, dass er unter den Bedingungen arbeitet, die an Orten wie Haiti und im ländlichen El Salvador herrschen, wo die Stromversorgung unvorhersehbar ist, die Versorgung mit Trinkwasser nicht gewährleistet ist und es kaum technische Unterstützung gibt", so ICON.
4. Ashen Cabin
Die vom HANNAH Design Office entworfene Ashen Cabin in Upstate New York ist eine Reaktion auf den invasiven Emerald Ash Borer, einen Käfer, der die einheimischen Eschen zerstörerisch angreift. Der Prototyp der Hütte nutzt Robotik und 3D-Druck im Holz- und Betonbau. "Durch den Einsatz von hochpräzisen 3D-Scannern und robotergestützter Fertigungstechnologie wird [das] befallene 'Abfallholz' in ein reichlich vorhandenes, erschwingliches und nachhaltiges Baumaterial [verwandelt]", so HANNAH. Der 3D-gedruckte Beton "erfordert keine Schalung und verbraucht die absolut geringste Menge an Beton im Produktionsprozess", so das Studio. Der 3D-Druck macht Schalungen überflüssig und trägt zur Reduzierung der CO2-Emissionen bei.
Diese 3D-gedruckte Urban Cabin von DUS Architects wurde als kleiner Rückzugsort entworfen. Das Gebäude befindet sich in Amsterdam und ist Teil des 3D Print Living Lab von DUS Architects, einem Forschungsprojekt, das sich mit der Nutzung kompakter und nachhaltiger Wohnungen in städtischen Umgebungen beschäftigt. Die Kabine ist vollständig aus Biokunststoff 3D-gedruckt - das Material ist vollständig recycelbar und kann nachgedruckt werden.
Das Flaggschiff von Dolce Gusto Neo in São Paulo (Bild oben) ist das erste 3D-gedruckte, biologisch abbaubare Gebäude Lateinamerikas. Die von Estudio Guto Requena entworfene Form wurde algorithmisch generiert. Die vorgefertigte Struktur besteht aus Brettschichtholz (Glulam/GLT) und ist mit einer biologisch abbaubaren Gipsschale überzogen. Das temporäre Bauwerk ist ein Beispiel für regenerative Architektur und wird in etwa zwei Jahren wieder abgebaut: Das Holz wird recycelt und der Gips wird zerkleinert und als Dünger für die Landwirtschaft verwendet.
7. LEI House 3D Printed Pavilion
Dieser von AZL Architects entworfene Pavillon im Innenhof des LEI-Hauses in Tonglu, Zhejiang, China, wurde aus durchsichtigen 3D-gedruckten PLA-Ziegeln gebaut. PLA, oder Polymilchsäure, ist ein pflanzlicher, biologisch abbaubarer Kunststoff, der aufgrund seiner Druckbarkeit und Vielseitigkeit im 3D-Druck sehr beliebt ist.
8. Striatus Masonry Footbridge
Striatus, eine gewölbte, mit 3D-Beton gedruckte Mauerwerksbrücke in Venedig, Italien, ist eine Zusammenarbeit zwischen der Block Research Group der ETH Zürich, der Zaha Hadid Architects Computation and Design Group und dem Baustoff- und Zuschlagstoffunternehmen Holcim. Die Brücke besteht aus 3D-gedruckten Betonblöcken, die ohne Mörtel zusammengesetzt werden. "Der Beton wird in Schichten orthogonal zu den wichtigsten strukturellen Kräften gedruckt, um eine 'gestreifte', nur auf Druck basierende, funikuläre Struktur zu schaffen, die keine Bewehrung benötigt", so Zaha Hadid Architects.
9. MX3D Bridge
Die vom Joris Laarman Studio in Zusammenarbeit mit Arup entworfene und von MX3D realisierte MX3D-Brücke in Amsterdam ist eine 12 Meter lange, 3D-gedruckte Brücke aus Edelstahl. Bei diesem Projekt kommen "Computerdesign und 3D-Druck zusammen, um sowohl den Design- als auch den Produktionsprozess zu rationalisieren, was den Designern eine größere [Formfreiheit] und kürzere Lieferzeiten ermöglicht", so Arup.
Die Straßenbahnhaltestelle Výstaviště in Prag wurde von So Concrete entworfen und realisiert. Die Struktur wurde mit Ultrahochleistungsbeton (UHPC) 3D-gedruckt und ihre Grundform wurde innerhalb von 24 Stunden fertiggestellt. "Die Eigenschaften von UHPC machen es möglich, solche subtilen selbsttragenden Strukturen mit einem Minimum an Stahl herzustellen", sagt So Concrete. "Der robotergestützte 3D-Druck [ermöglicht] die Herstellung komplexer Formen, ohne dass Formen oder Schalungen verwendet werden müssen."
