3D

Nitika Choraria

Nitika ist eine Designautorin, die ihren Abschluss in Digital Management am Istituto Marangoni Milano gemacht hat. Für sie ist Design ein grenzenloses Medium der Selbstdarstellung, das eine Balance zwischen Funktionalität und Ästhetik verkörpert.

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Besser, schneller, umweltfreundlicher.3D-gedruckte Häuserrevolutionieren die Art und Weise, wie wir über den Hausbau denken, und bieten eine nachhaltige, kostengünstige und hochgradig anpassbare Alternative zu traditionellen Baumethoden.

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Da der 3D-Druck ein traditionelles Bausystem nahtlos ersetzt und die aktuellen Grenzen der Innovation verschiebt, hat sich die Zukunft des Wohnungsbaus verändert. Der 3D-Druck ist ein Synonym für intelligente Fertigung und spielt bei der Umgestaltung des Bauwesens im Rahmen der Industrie 4.0, wie wir sie kennen, eine wichtige Rolle.

Laut Grand View Research wurde die globale Marktgröße von 3D-gedruckten Häusern im Jahr 2021 auf 13,84 Milliarden US-Dollar geschätzt und wird von 2022 bis 2030 voraussichtlich mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 20,8 % wachsen. Weltweit 2,2 Millionen Einheiten der 3D-Drucker wurden im Jahr 2021 ausgeliefert und es wird erwartet, dass die Lieferungen bis 2030 21,5 Millionen Einheiten erreichen werden.

Im Wettbewerb um die Entwicklung der besten Technologie lieferten sich die Akteure der Branche eine Art Weltraumwettlauf – im wahrsten Sinne des Wortes, wobei sogar die NASA die Vorteile des 3D-Drucks hervorragend nutzte und davon profitierte.

Da die Baubranche aufgrund von Fachkräftemangel, steigenden Kosten, globaler Wohnungsknappheit, von Katastrophen betroffenen Regionen und den Auswirkungen des Klimawandels mit unsicheren Zeiten konfrontiert ist, sind erfrischend neue digitale und nachhaltige Möglichkeiten der additiven Fertigung hier, um zu helfen.

Da der 3D-Druck eine hohe Designflexibilität ermöglicht, ist es einfach, ein Gleichgewicht zwischen Form, Funktion und Ästhetik zu erreichen.

Zweifellos bietet dieser Prozess erhebliches Potenzial zur Effizienz- und Produktivitätssteigerung. Es bietet nicht nur von Anfang an ein hohes Maß an Planungssicherheit und verringert das Risiko von Konstruktionsfehlern und Arbeitsunfällen, sondern erfordert auch einen geringen Koordinations- und Überwachungsaufwand. Dadurch verkürzt sich die Bauzeit drastisch, was auch zu geringeren Kosten führt.

Darüber hinaus sind die Vorteile für die Umwelt endlos. Es minimiert den Materialverbrauch, verwendet natürliche, organische oder recycelte Materialien, erzeugt weniger Abfall, verringert den Transportbedarf und verringert den CO2-Fußabdruck.

Vereinfacht gesagt werden dreidimensionale Formen zunächst in einem computergesteuerten Prozess ohne den Einsatz von Schalungen entworfen.

Unter geschicktem Einsatz einer großen Druckmaschine werden Beton oder andere Materialien von der Erde bis zum Mörtel, spezielle Polymere oder recycelte und andere Kunststoffe Schicht für Schicht extrudiert, um dann mühelos Fundamente, Wände, Säulen, Treppen und andere Bauelemente zu formen.

Da dieses System tragbar ist, eignet es sich perfekt für die vorgefertigte Produktion außerhalb des Standorts und für die Anwendung vor Ort – ein häufiges Umsetzen und Kalibrieren entfällt.

Jetzt, da Sie alle auf dem Laufenden sind, scrollen Sie, um diese vielseitigen, aber einzigartigen 3D-gedruckten Häuser zu erkunden, die bereits auf der ganzen Welt gebaut wurden!

Ein ebenso faszinierendes wie schönes Projekt: Das Bautechnologieunternehmen ICON und das Architekturbüro Lake Flato präsentieren ein 186 Quadratmeter großes, 3D-gedrucktes, modernes Haus in Austin – House Zero.

Es verfügt über drei Schlafzimmer mit zweieinhalb Bädern sowie eine Wohneinheit mit einem Bett und Badzubehör – es zeichnet sich durch seine wellenförmigen Formen und die einzigartige Rippenstruktur aus, die harmonisch mit einem modernen Stil der Mitte des Jahrhunderts harmonieren.

„House Zero ist der Ausgangspunkt für die Entstehung völlig neuer Designsprachen und architektonischer Umgangsformen, die mithilfe von Roboterkonstruktionen die Dinge liefern, die wir von unserem Wohnraum am meisten brauchen – Komfort, Schönheit, Würde, Nachhaltigkeit, Erreichbarkeit und Hoffnung“, sagt Jason Ballard, ICON Mitbegründer und CEO.

Dieser klimafreundliche Raum wurde für Netto-Null-Energie geschaffen und basiert auf dem Vulcan-Konstruktionssystem von ICON, das 3D-Druck nutzt – eine Technologie, die auf der Grundlage eines Computerprogramms Materialschichten mechanisch verteilt, um die Wände dieses Hauses zu verlegen.

Die mit Stahl verstärkten Wände werden innerhalb von 10 Tagen mit einem proprietären Material bedruckt, das ICON als Lavacrete bezeichnet – einer zementähnlichen Substanz, die luftdicht ist und gleichzeitig eine erhöhte Isolierung bietet.

Während die Außenwände aus den weichen Linien des Lavacrete bestehen, bestehen die Innenräume, die Decke und die Sparren aus Holz, wodurch sich die Aura wohltuend warm anfühlt.

Zeitlos, bodenständig und ein wahrer Beweis dafür, wie Leben sein könnte – es lenkt durch seine nachhaltigen, biophilen Designprinzipien die Aufmerksamkeit auf die Natur.

Mighty Buildings stellt dieses 159 Quadratmeter große 3D-gedruckte Netto-Null-Haus in Südkalifornien als Teil einer 40-Einheiten-Gemeinschaft in Desert Hot Springs fertig, die ökologische und wirtschaftliche Entwicklungsstrategien erforscht.

Ehrlich Yanai Rhee Chaney Architects (EYRC) haben dieses verführerische Haus mit zwei Schlafzimmern und zwei Bädern, bekannt als „Quatro“, geschaffen, das nach Angaben des Teams mithilfe des flexiblen, plattenförmigen Teilesatzes von Mighty Buildings genauso viel Energie produzieren wird, wie es verbraucht.

„Wir freuen uns, das erste Unternehmen der Welt zu sein, das unserer Meinung nach den nachhaltigen Wohnstandard der Zukunft erreicht“, sagt Slava Solonitsyn, CEO von Mighty Buildings. „Dadurch müssen sich Wohnungsentwickler nicht mehr zwischen Rentabilität, Qualität, Design und dem Schutz des Planeten entscheiden!“

Die äußeren Wandpaneele aus Verbundstein wurden in einer Fabrik in Oakland im 3D-Druckverfahren hergestellt. Das proprietäre Material – bekannt als Light Stone – ist eine Betonalternative mit viermal höherer Zug- und Biegefestigkeit, 30 Prozent weniger Gewicht und weniger Kohlendioxid Mächtige Gebäude.

Die minimalistische Materialpalette umfasst Gehäuse und Böden aus weißer Eiche, Armaturen aus Edelstahl, glasierte weiße Fliesen und Quarzarbeitsplatten.

Neben der Anpassung an die Solartechnologie erhöht die robotergestützte Beschichtungsanwendung die Widerstandsfähigkeit gegen Hurrikanwinde, Hochwasser, Feuer, Schimmel, Insekten und extreme Temperaturen.

In einem Vorort von Eindhoven gelegen, wurde dieses 94 Quadratmeter große, felssteinförmige, einstöckige Haus aus Beton im Rahmen eines 3D-Druckprojekts mit fünf Häusern namens Project Milestone gebaut und von den niederländischen Architekten Houben und Van Mierlo entworfen.

Bei diesem Projekt handelt es sich um Europas erste legal bewohnbare Immobilie, deren Eigentümer der Wohnimmobilieninvestor Vesteda ist und die sie an private Mieter vermietet.

Dieser Raum verkörpert eine organische Geometrie und umfasst eine offene Wohnküche und einen Wohnbereich, der mehr als die Hälfte des Grundrisses einnimmt, während ein großes Schlafzimmer mit Doppelbett und ein Badezimmer im Rest des Hauses untergebracht sind.

Seine geschwungenen, geneigten Außenwände wurden durch Drucken von Stapelbetonschichten zu 24 einzelnen Bauteilen konstruiert.

„Mit dem Drucken isolierter und selbsttragender Wandelemente, die in drei Ebenen gekrümmt sind, haben wir in diesem Projekt wichtige Schritte in der Weiterentwicklung des 3D-Betondrucks im Bauwesen unternommen“, sagt Weber Benelux, CEO Bas Huysmans.

Im Inneren bleiben die gestapelten Betonwände des Hauses freigelegt, um seine geschichtete Struktur freizulegen, während die vom Boden bis zur Decke reichenden Fenster die Betonschichten unterbrechen und in die dicken Wände eingelassen sind.

Das in Zusammenarbeit mit dem modularen 3D-Baudruckerunternehmen COBOD und Saga Space Architects erbaute 3D-Druck-Startup 3DCP Group stellt House 1.0 vor – das erste 37 Quadratmeter große 3D-gedruckte Betonhaus in Europa mit Sitz in Holstebro.

Dieses kleine Haus umfasst dreieckige Volumen, die kreisförmig angeordnet und durch einen offenen Mittelkern verbunden sind. Es ist so erschwinglich wie möglich gestaltet und bietet gleichzeitig alle notwendigen Annehmlichkeiten wie ein Wohnzimmer, eine offene Küche, ein Schlafzimmer und ein Badezimmer.

Das gesamte Gebäude, einschließlich seiner Dächer und Fundamente, wird mit einem großen Konstruktions-3D-Drucker von COBOD aus kostengünstigem Echtbeton hergestellt.

Der Innenraum ist von warmem Holz geprägt und reagiert damit auf nordische Bautraditionen.

„Wir können dies zu einem Preis anbieten, der weit unter dem liegt, was eine konventionelle Bauweise kosten würde!“ sagt 3DCP.

In einem Stück gedruckt mit Europas größtem 3D-Drucker und dem weltweit ersten – dieses 90 Quadratmeter große zweistöckige Haus von Kamp C steht auf einem Grundstück in Westerlo.

Gedruckt im Rahmen des europäischen C3PO-Projekts mit Unterstützung des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) – die Idee hinter diesem Haus bestand darin, die Errungenschaft zu nutzen, um die Bauindustrie zu ermutigen, den 3D-Betondruck in ihre Techniken zu integrieren.

Stärker als ein Haus aus Schnellbausteinen – „Die Druckfestigkeit des Materials ist dreimal höher als die des klassischen Schnellbausteins“, sagt Marijke Aerts, Projektmanagerin Kamp C.

Seine Drucktechnik macht die Betonschalung überflüssig und spart schätzungsweise 60 Prozent Material, Zeit und Geld.

Zusätzlich zu den im Beton enthaltenen Fasern wurde nur eine minimale Schwindbewehrung eingesetzt. Wenn man alle Drucktage zusammenzählt, wird dieser gesamte Raum in weniger als drei Wochen gedruckt!

Das in Bologna ansässige Architekturbüro Mario Cucinella Architects und der 3D-Druckspezialist WASP arbeiteten zusammen, um einen 60 Quadratmeter großen Prototyp eines kohlenstoffarmen Gehäuses mit dem Namen Tecla zu entwickeln – eine Kombination aus den Wörtern Technologie und Ton.

Dieses im Rahmen einer Forschungsstudie zur ökologischen Nachhaltigkeit entwickelte Gebäude ist 4,2 Meter hoch und umfasst einen Wohn-, Küchen- und Schlafbereich mit organischer Ästhetik. Es ist mit Dienstleistungen sowie einem runden Oberlicht auf dem Dach ausgestattet.

Dieses Haus wurde unter Verwendung von Lehm aus einem nahegelegenen Flussbett entworfen und in Massa Lombarda gedruckt. Es besteht aus zwei miteinander verbundenen kuppelförmigen Volumen mit einer gerippten Außenwand, die aus 350 gestapelten Schichten 3D-gedruckten Lehms besteht.

Der Prototyp sorgte für strukturelle Stabilität und fungierte als Wärmebarriere. Er wurde mit einem modularen 3D-Drucker konstruiert, der zwei synchronisierte Arme mit jeweils einer 50 Quadratmeter großen Druckfläche nutzt, die Module gleichzeitig drucken können.

Durch den Einsatz dieser Technologie können Wohnmodule innerhalb von 200 Stunden gebaut werden, wobei durchschnittlich sechs Kilowatt Energie verbraucht werden und der typische Bauschutt reduziert wird.

Wir verknüpfen alte Bautechniken mit moderner Technologie, um recycelbare, kohlenstoffarme und klimaanpassungsfähige Wohnungen zu schaffen – „Wir glauben gerne, dass Tecla der Beginn einer neuen Geschichte ist!“ sagt Mario Cucinella Architects.

Das University of Maine Advanced Structures and Composites Center (ASCC) stellt BioHome3D vor – das erste 56 Quadratmeter große 3D-gedruckte Haus, das vollständig aus biobasierten Materialien auf dem weltweit größten Polymer-3D-Drucker hergestellt wurde.

Das Haus besteht aus 3D-gedruckten Böden, Wänden und Dächern aus Holzfasern und Bioharzen, ist vollständig recycelbar und hochisoliert mit 100 % Holzisolierung und anpassbaren R-Werten.

Aufgrund der Präzision des Druckverfahrens konnte Bauschutt nahezu vermieden werden.

Angesichts des kühlen und stürmischen Klimas in Maine plant das Team, mithilfe von Sensoren die Widerstandsfähigkeit der Struktur zu überwachen und sie fünfmal zu recyceln, was bedeutet, dass die Materialien durch eine Mühle geschickt, in eine Buchstabenform umgewandelt und erneut im 3D-Druck verwendet werden .

„Der Prozess wird fünfmal wiederholt, um fünf Recyclingmöglichkeiten zu bewerten, die eine Wiederverwendung von 500 bis 1000 Jahren abdecken können!“ Sie sagen.

Sorgfältig entworfen von Logan Architecture, entwickelt von 3Strands und gebaut aus 3D-gedrucktem Beton vom Bautechnologieunternehmen ICON – East 17th Street Residences wurde im Herzen der Gemeinde East Austin fertiggestellt.

Mit atemberaubenden zwei Häusern mit zwei Schlafzimmern und zwei Häusern mit vier Schlafzimmern, deren Druck jeweils fünf bis sieben Tage dauerte – die Wände im Erdgeschoss wurden mit dem Vulcan-Bausystem von ICON gebaut, das eine Roboterarmatur verwendet, um den Portlandzement aufzutragen Material Lavacrete in gestreifte Oberflächen.

Durch diesen Prozess entstand im Vergleich zu herkömmlichen Techniken ein stärkeres und langlebigeres Baumaterial, wodurch die Häuser widerstandsfähiger gegenüber extremen Wetterbedingungen wurden.

Die Innenräume wurden von Claire Zinnecker aus Austin entworfen – „die sich für eine vereinfachte Farbpalette aus Grün, Weiß und Terrakotta sowie für Armaturen entschieden hat, die mit den natürlichen Materialien harmonieren“, sagt ICON.

Die offenen Räume verfügen außerdem über eine neutrale, gedämpfte Farbpalette mit Holzmöbeln, gewebten Teppichen und grünen Akzenten.

Im Rahmen der „weltweit größten Entwicklung von 3D-gedruckten Häusern“ haben das dänische Architekturbüro BIG und das amerikanische 3D-Druckunternehmen ICON erfolgreich ein Modellhaus in Originalgröße fertiggestellt.

Dieses bahnbrechende Haus liegt im Stadtteil Wolf Ranch in Georgetown, Texas, in der Nähe von Austin und ist eine Zusammenarbeit zwischen der Bjarke Ingels Group (BIG) und ICON. Im Rahmen eines ehrgeizigen Projekts arbeitet das örtliche Bauunternehmen Lennar derzeit an der Errichtung von 100 Häusern, wobei dieses Haus als Vorbild für potenzielle Käufer dienen soll.

Die Gemeinschaft der 3D-gedruckten Häuser verbindet nahtlos den zeitlosen Charme des modernen Texas-Ranch-Stils mit gehobenen architektonischen Elementen und energieeffizienten Designs. Diese innovativen Häuser demonstrieren die Vorteile der Widerstandsfähigkeit und Nachhaltigkeit, die durch die innovativen Möglichkeiten der additiven Bauweise erreicht werden.

Mithilfe der Vulcan-Roboterbausysteme von ICON, hochentwickelter Software und fortschrittlicher Materialien werden diese Häuser schnell und effizient in großem Maßstab fertiggestellt. Der Bauprozess minimiert den Abfall und bietet beispiellose Gestaltungsfreiheit durch den 3D-Druck des gesamten Wandsystems, sowohl der Innen- als auch der Außenwände.

3D-gedruckte Häuser bieten eine breite Palette an Materialoptionen, die für den Bau dieser innovativen Strukturen verwendet werden können. Ein häufig verwendetes Material ist Beton, der robust, langlebig und leicht verfügbar ist.

Speziell für den 3D-Druck formulierte Betonmischungen ermöglichen es den Druckern, das Material effektiv zu schichten. Ein weiteres Material, das immer beliebter wird, sind Biokunststoffe, die aus erneuerbaren Quellen wie Maisstärke oder Algen gewonnen werden.

Diese Materialien sind umweltfreundlich und können von den Druckern leicht geschmolzen und extrudiert werden. Darüber hinaus werden Verbundwerkstoffe, beispielsweise eine Kombination aus Fasern und Harzen, auf ihr hohes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht und ihre Flexibilität im Design untersucht.

Es ist erwähnenswert, dass laufende Forschung und Experimente die Palette der Materialien, die in 3D-gedruckten Häusern verwendet werden können, ständig erweitern und Möglichkeiten für nachhaltiges und kostengünstiges Bauen eröffnen.

Um sich wirklich eine Zukunft vorzustellen, in der der 3D-Druck zur Norm für den Massenwohnungsbau wird, müssen noch viele Herausforderungen bewältigt werden, um traditionelle Methoden zu ersetzen. Von der Anpassung an die strengen Bauvorschriften der Länder über den Umgang mit Gebieten mit hoher Bebauungsdichte, die Reaktion auf wechselnde Wetterbedingungen, die Verbesserung der Kreislauffähigkeit von Materialien, die Reduzierung des CO2-Fußabdrucks und die noch erschwinglichere Gestaltung der Technologie.

Am Anfang steht jedoch weiterhin die Investition, Erforschung und Innovation. Diese erfolgreichen 3D-gedruckten Häuser zeigen der Branche sicherlich den richtigen Weg, und auch wenn in anderen Märkten noch viel Potenzial zu erkunden ist, ist klar, dass der 3D-Konstruktionsdruck bestehen bleibt.

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