Zementfreie Fertigteil-Betonhäuser mit 3D-Druck Laupheim

Mit der Realisierung zweier Modulhäuser konnten Referenzprojekte geschaffen werden, welche die Marktreife einer zukunftsträchtigen, computergesteuerten Fertigungsmethode in Verbindung mit dem Fertigteilbau aufzeigen. Es wurde das weltweit erste 3D-gedruckte Fertigteilhaus aus Beton geschaffen, welches zu 100 % ohne Zement auskommt.

Die Modulhäuser aus dem 3D-Betondrucker der Röser GmbH zeigen die freien Gestaltungsmöglichkeiten von schalungsunabhängigen Konstruktionen sowie die Nutzung als Fertigteil ohne den Aufwand an der Baustelle den Drucker aufzubauen.

Nach einigen Materialdruckversuchen verschiedener zementbasierter aber auch zementfreier Betonrezepturen konnte final eine druckbare zementfreie und somit deutlich CO2-reduzierte Materialformel gefunden werden, welche sich nicht nur in der 3D-Drucktechnologie verarbeiten lässt, sondern auch die erforderlichen Festbetoneigenschaften liefert.

Um den Anforderungen eines hochwertigen 3D-Druckes zu genügen, muss das eingesetzte Material ein thixotropes Verhalten aufweisen. Das heißt, solange dem Material Energie zugeführt wird, ist es verformbar und pumpbar, ohne Energiezufuhr hingegen ist es standfest. Zum Einsatz kam der spezielle 3D-Trockenmörtel MC-PowerPrint GeCO₂, der neben einer guten Pumpfähigkeit auch die nötige Thixotropie und Standfestigkeit aufweist, um nach mehreren Drucklagen ohne Verformung durch das Eigengewicht ein schönes und gleichmäßiges Druckbild zu ermöglichen. Als Bindemittel wird bei MC-PowerPrint GeCO₂, alternativ zum Zement, ein additiviertes System aus Hüttensand und Flugasche eingesetzt.

„Insgesamt können durch den Einsatz von alternativen Bindemitteln, die auf industriellen Nebenprodukten basieren, ca. 70% der CO₂-Emissionen im Vergleich zu zementösen Mörtelprodukten eingespart werden“, unterstreicht Kai Markiefka, Produktmanager bei MC, die deutliche Reduzierung des ökologischen Fußabdrucks.

Bei den auf diese Weise gedruckten Gebäuden handelt es sich um zwei Tiny-Häuser, welche nach deutschem Baurecht aufgrund der geringen Größe nicht der Genehmigungspflicht unterliegen. Beide Gebäude sind ca. 2,70m breit, 5m lang und 2,30m hoch.

Hinsichtlich der modularen Bauweise wurden zwei Segmentierungskonzepte bei den Häusern verfolgt: Horizontale Segmentierung in Anlehnung an den Druck vor Ort auf der Baustelle, dies wurde in Form eines Musterhauses am Produktionsstandort der Röser IV GmbH als Ausstellungsstück aufgebaut. Hierbei werden die Wandelemente horizontal monolithisch produziert und anschließend am Aufstellungsort mit dem Dach zusammengesetzt. Bei dem Gebäude wurden in der Druckdatei bereits Theke, Arbeitsfläche sowie Aufnahmen für ein Waschbecken oder Aussparung für Revisionsöffnung berücksichtigt und direkt während des Produktionsprozesses eingearbeitet.

Die Besonderheit bei Modulhaus Nummer zwei ist die ellipsenförmige Fassadengestaltung der Wände sowie das Transportkonzept. Besonders der Transport stellte eine Herausforderung dar, da es sich hierbei um großformatige, filigrane und unbewehrte Betonbauteile handelt. Daher wurde ein vertikales Segmentierungskonzept der Wände gewählt, welches auf die Maße spezieller Innenbordlader-Fahrzeuge zugeschnitten wurde und anschließend auf jede Gebäudegröße skaliert werden kann.

Für den statischen Nachweis und die Standsicherheit der Gebäude wurden bereits im Druckprozess vier Säulen eingeplant, welche anschließend bewehrt und ausbetoniert wurden. So entsteht ein homogener Verbund zwischen Bodenplatte, Ortbetonsäulen und Fertigteildach, welcher auch bei diesem neuen Produktionsverfahren statisch nachweisbar ist, bei großer Formenfreiheit.

Bei dem Dach handelt es sich um eine Verbundbauweise aus einer formgebenden gedruckten Schalung, welche anschließend konventionell bewehrt und ausbetoniert wurde. So konnte für das Dach ebenfalls ein statischer Nachweis geführt werden.

Das Modulhaus wurde über eine Distanz von 500 km in die Nähe des Planungsbüros nach Beckum sicher transportiert und anschließend aufgebaut, um nun als Muster zur Verfügung zu stehen. Dabei wurde ein besonderes Augenmerk auf eventuelle Transportschäden gerichtet, welche nach diesem Transportweg komplett ausblieben.

Für beide Modulhäuser wurden die Fundamentplatten im Fertigteilwerk der Röser GmbH Gruppe im konventionellen Fertigteilproduktionsverfahren hergestellt und mit den 3D-gedruckten Bauteilen auf der Baustelle verbunden. Hierfür wurden in den gedruckten Strukturen Kammern eingeplant, welche mit der in der Bodenplatte vorgesehenen Anschlussbewehrung verbunden wurden. Dank des modularen Konzeptes und der modelbasierten Planung können die Rohbauarbeiten auf der Baustelle so auf ein Minimum beschränkt werden.

Quelle: Röser GmbH

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