Neuartiger Beton ermöglicht umweltfreundlichen 3D-Druck von Häusern

Drucken statt bauen: Forscher in den USA haben einen Baustoff entwickelt, mit dem Häuser 3D-gedruckt werden können. Das Material härtet schnell aus, was den Bauprozess beschleunigt. Außerdem sei es deutlich umweltschonender als herkömmlicher Beton, sagte das Team der Oregon State University in Corvallis.

Die Basis des Materials ist Lehm. Dieser haben die Forscher mit Hanffasern, Sand sowie mit Biokohle versetzt. Das ist ein holzkohleartiges Material, das durch Erhitzen von Holzspänen und anderen organischen Materialien unter sauerstoffarmen Bedingungen entsteht. Hinzu kommt ein Bindemittel auf Acrylamid-Basis.

Durch einen Prozess mit der Bezeichnung Frontalpolymerisation beginnt das Bindemittel auszuhärten, sobald es gedruckt wurde. Das beschleunigt nicht nur das Aushärten des Baumaterials, sondern ermöglicht es auch, Überhänge zu drucken, etwa Tür- oder Fensterstürze.

Das Material härtet schnell aus

„Das gedruckte Material hat unmittelbar nach dem Druck eine tragfähige Festigkeit von 3 Megapascal, was den Bau von mehrschichtigen Wänden und freistehenden Überhängen wie Dächern ermöglicht“, sagte Projektleiter Devin Roach. „Es erreicht nach nur drei Tagen die für Wohnbauten aus Beton erforderliche Festigkeit von 17 Megapascal. Herkömmlicher Beton auf Zementbasis benötigt dafür rund 28 Tage.“

Zudem ist die Herstellung von herkömmlichem Beton sehr energieaufwendig: Er besteht aus Wasser, Sand oder Kies sowie Zement als Bindemittel. Letzterer wird aus Kalkstein hergestellt, der gemahlen und anschließend bis auf über 1400 Grad Celsius erhitzt wird.

Gerade bei dem letzten Prozessschritt werden große Mengen an Kohlendioxid freigesetzt. Die Zementherstellung macht rund 8 Prozent der weltweiten Kohlendioxidemissionen aus. Daneben benötigt normaler Beton eben deutlich länger zum Aushärten.

Unterkünfte können schnell gedruckt werden

Hier sieht Roach einen großen Vorteil des lehmbasierten Betons: Die wachsende Weltbevölkerung erfordert einen schnellen Wohnungsbau. Zudem sei es mit dem neuen Baumaterial möglich, nach Naturkatastrophen schnell Unterkünfte und andere Strukturen aufzubauen.

Auch mit herkömmlichem Beton können Gebäude 3D-gedruckt werden. Eines der größten in Europa ist ein Rechenzentrum in Heidelberg. In Beckum hat der Kreisverband des Deutschen Roten Kreuzes (DRK) seine Verwaltungszentrale 3D-gedruckt. Der bislang höchste 3D-gedruckte Turm steht in der Schweiz.

Das Team der Oregon State University beschreibt seine Entwicklung in der Fachzeitschrift Advanced Composites and Hybrid Materials. Bevor aus dem Material Gebäude aufgebaut werden könnten, müsse es erst noch von der American Society for Testing and Materials ausgiebig getestet werden, sagte Roach. Zudem sei es derzeit noch teurer als konventioneller Beton. Deshalb müsse der Preis noch gesenkt werden, um konkurrenzfähig zu sein.

(wpl)