3D-Gedruckte Häuser beginn einer neuen Revolution in der Baubranche?

3D-Drucker bieten zunehmend eine billigere, umweltfreundlichere und schnellere Alternative zum Hausbau. Die individuellen Entwürfe und Wände, die aus übereinander liegendenden dünnen Betonschichten bestehen, tauchen überall auf, von einem Dorf mit 100 Häusern in Georgetown, Texas, bis zu einem Einfamilienhaus in Borneo, Malaysia. In einer Zeit, in der die Wohnungspreise Weltweit in die Höhe schießen und die Sorge um die Nachhaltigkeit wächst, entwickeln sich 3D-gedruckte Häuser von einer Nischenlösung zu einer potenziellen Massentauglichen-Wohnlösung.

"Die Entwicklung verläuft exponentiell", sagt Marchant van den Heever, technischer Direktor von Harcourt Technologies, das 3D-Drucker und die dazugehörige Ausrüstung an Unternehmen in Großbritannien vertreibt.

Der 3D-Druck bietet potenzielle Lösungen für die großen Herausforderungen auf dem US-Wohnungsmarkt: die Verringerung der Treibhausgasemissionen, entgegenwirken der steigenden Wohnungspreise und dessen rassanten anstieg der Obdachlosigkeit. Einige Experten erwarten, dass die amerikanische Bauindustrie in den nächsten zwei bis drei Jahren einen Boom erleben wird.

Trotz Gerüchten, dass diese Häuser für nur 10.000 Dollar und in 24 Stunden gebaut werden können, ist die Realität nicht ganz so revolutionär. "Es gibt eine Menge Fehlinformationen", sagt Justin Kinsella, CEO von Harcourt Technologies. "Wir haben einige verrückte Sachen gesehen, bei denen es Leute gibt, die behaupten, man könne ein Haus für 10.000 Dollar in zwei Tagen bauen. So etwas gibt es nicht."

Laut Zach Mannheimer, CEO von Alquist 3D, das sich zum Ziel gesetzt hat, erschwingliche 3D-gedruckte Häuser für einkommensschwächere Regionen zu bauen, sind 3D-gedruckte Häuser in den USA bereits 5-10 % billiger als herkömmliche Häuser. Experten sagen voraus, dass die Kosten mit dem Wachstum der Branche weiter sinken werden. Eine Studie aus dem Jahr 2018, die in der akademischen Forschungspublikation IOP Science: Materials Science and Engineerings, die in Großbritannien veröffentlicht wurde, wird behauptet, dass der 3D-Druck die Kosten um mindestens 35 % senken kann.

Während ein Haus mit allen Fenstern, Türen und Versorgungseinrichtungen nicht in 24 bis 48 Stunden gebaut werden kann, ist es möglich, die Wände in dieser Zeit zu drucken. Branchenexperten zufolge kann das Endprodukt in nur anderthalb Monaten fertiggestellt werden, im Gegensatz zu den sechs bis acht Monaten, die der Bau eines typischen Hauses dauert.

Die Integration des 3D-Drucks in den normalen Wohnungsbau bedeutet, dass die Art und Weise, wie Häuser gebaut werden, radikal überarbeitet werden muss.

Bei einem 3D-gedruckten Haus wird das Betonfundament für die Stabilität benötigt, aber die Wände werden sofort mit etwas dickeren Betonformen hochgezogen, die dem Drucker standhalten. Der Drucker ist so programmiert, dass er perfekte Ausschnitte für Fenster und Türen hinterlässt. Obwohl ein mehrstöckiges Haus etwas komplizierter ist, gibt es erfolgreiche Beispiele, darunter ein 3D-gedrucktes Wohnhaus in Deutschland.

In einigen Fällen werden die Drucker auf die Baustelle gebracht, während in anderen Fällen die Häuser - oder Komponenten der Häuser - außerhalb der Baustelle gedruckt und zum Standort transportiert werden. 

Einige Experten warnen aber davor, dass der 3D-Druck im Wohnungsbau in nächster Zukunft nicht schnell wachsen wird. "Dies wird die Branche im nächsten Jahr nicht verändern", sagte Robert Dietz, Chefökonom der National Association of Home Builders. "Wir sprechen immer noch über sehr kleine Demonstrationsprojekte. ... Ich gehe davon aus, dass sich diese Art von Bauvorhaben nur langsam ausbreiten wird."

Dietz sagte, dass jede Innovation, die die Produktivität verbessert, für die Bauindustrie wertvoll ist und dass die Technologie dazu beitragen könnte, den derzeitigen Arbeitskräftemangel in den USA zu beheben.

Druckdüse beim 3D-Hausdruck. Hier liegen schon mehrere Schichten übereinander. 

Gerade in den USA werden viele Einfamilienhäuser mit Holz und nur ca. 10% werden mit herkömlichen Beton gebaut. Dies ist ein sehr kleiner Anteil so Dietz weiter.

In größerem Maßstab sind 3D-gedruckte Gebäude wesentlich umweltfreundlicher als solche, die vor Ort aufgebaut werden. Der Bauprozess reduziert den Abfall um 60 %, da nur die benötigten Materialien verwendet werden. Überschüssige Materialien müssen nicht zugeschnitten oder abgezogen werden, so dass nicht verwendetes Holz, Beton oder Glas für Fensterscheiben nicht auf der Mülldeponie landen, wie wissenschaftliche Untersuchungen zeigen.

Die 3D-Drucker funktionieren besser mit unkonventionellen Zementalternativen wie Hanfbeton - einer Mischung aus Hanf, Sand und anderen Materialien - als mit herkömmlichem Beton. Das könnte die Betonindustrie ermutigen, nachhaltigere Alternativen zu Beton zu entwickeln, der sehr Ernergieintensive bei der Herstellung ist .

Obwohl sich die Technologie noch nirgendwo auf der Welt durchgesetzt hat, gibt es schon viele 3d-gedruckte Häuser auf der ganzen Welt zu sehen. Die ersten wurden in den späten 2010er Jahren hergestellt. Das erste war ein 3D-gedrucktes Wohngebäude in Jaroslawl, Russland, im Jahr 2017. Im selben Jahr wurde ein Bürogebäude in Dubai gebaut, und 2018 wurde ein Haus in Kopenhagen fertiggestellt. Mit der Weiterentwicklung der Technologie haben weitere Länder sowohl Modelle als auch nutzbare Häuser entwickelt. Japan baute 2021 ein Modellhaus in Form einer Schale für nur 25.500 US-Dollar. In Kanada steht das erste 3D-gedruckte Haus von Airbnb, in Malawi steht die erste 3D-gedruckte Schule der Welt, und Kenia plant den Bau von 52 erschwinglichen Häusern. In der Tschechischen Republik gibt es ein gedrucktes Haus, das einem U-Boot ähnelt, in Deutschland gibt es einige Mehrfamilienhäuser.

Einige Experten sind der Meinung das die Technologie noch nicht ausgereift ist und das keine Codes oder Standards für Hersteller oder Spezifikationen gibt. Ein weiteres Problem ist der Mangel an Fachkräften und außerdem gibt es nur sehr wenige Archiktenten, die wissen, wie sie Gebäude für kommerzielle Kunden richtig entwerfenkönnen. 

Die 3D-Druckindustrie braucht jemanden, der den Drucker bedient, Designer, die sich mit der Mechanik des Druckens auskennen, und Leute mit einem chemischen Hintergrund, die alternative Materialien für den Druck entwickeln können.

Doch das Haupthindernis ist der Zugang zu den richtigen Materialien und deren Massenproduktion. 

Das im Drucker verwendete Material muss ein empfindliches Gleichgewicht finden: Es muss flüssig genug sein, um sich mit der vorherigen Schicht zu verbinden, aber hart genug, um seine Form zu behalten, sobald es gedruckt ist. Außerdem muss es feucht genug bleiben, damit sich die nächste Schicht mit ihm verbinden kann.

Laut den Experten war die Entwicklung im Bereich 3D-gedruckte Häuser in den letzten Jahren sehr rasant. Es gibt schon nachhaltige Materialien und Techniken, aber vieles ist noch experimentell. Die Technologie steckt noch in den Kinderschuhen und deshalb zögern aktuell auch noch viele Verbraucher. Es werden noch einige jahre ins Land gehen und zahlreiche entwicklungen stattfinden müssen, damit das Drucken von Häusern mit zur normalität gehört.

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