Wie kann man mit Beton nachhaltiger bauen?

Herr Vill, Sie führen an der Hochschule Campus Wien bereits das zweite Forschungsprojekt zum Thema 3D-Betondruck durch. Was unterscheidet das neue Projekt vom Vorgängerprojekt? 

Markus Vill: Im ersten Betondruck-Forschungsprojekt 3CPO haben wir die Grundlagen geschaffen. Wir haben die 3D-Betondruckanlage, eine sogenannte additive Fertigungsanlage für Beton bzw. Mörtel mit und ohne Faserbewehrung entwickelt und aufgebaut. Die Robotik-Anlage verwenden wir auch jetzt beim zweiten, technisch noch anspruchsvolleren Forschungsprojekt.

Im ersten Projekt haben wir die Technologie der automatischen Fertigung im Betonbau implementiert, Testkörper erstellt und kleinere Bauteile für Wände hergestellt. Jetzt, beim Forschungsprojekt C3PRO – Concrete 3D Printed Reinforced Objects, geht es um größere Betonbauteile oder Deckenelemente, die Biegebeanspruchung aushalten müssen. Diese werden z.B. bei Deckensystemen von Wohn- und Industriebauten eingesetzt.

Wie kann man das erreichen, dass Druckbeton Zugkräfte aushält?

3D-Betondruck hat insgesamt zwar eine große Druckfestigkeit, aber nur ein Zehntel der Zugfestigkeit. Das ist wie herkömmlich hergestellter Beton. Wie erreichen wir nun die Zugfestigkeit? In die größeren und längeren Betonteile werden Zugelemente, sogenannte Bewehrungen, eingebaut. Wir verwenden klassische Betonstähle oder Faserverbundwerkstoffe aus Carbon, Basalt oder Glasfasern. Um sie herum wird der Beton gedruckt. So entsteht die Eigenschaft beim 3D-Betondruck, Zugkräfte übernehmen zu können.

Wie funktioniert die Robotik beim 3D-Betondruck?

Wir setzen bei den 3D-Betondruck-Projekten auf automatisiertes Bauen. Das wird in der klassischen Industrie, z.B. in der Fahrzeugindustrie schon längst gemacht.

Für den Betondruck wird ein Industrie-Roboter mit einem sieben Meter langen Schienensystem eingesetzt. Den Roboter haben wir ja bereits im ersten Betondruck-Forschungsprojekt aufgebaut. Der Roboter wird auf die genauen Formen programmiert und trägt dann den Druckmörtel Schicht für Schicht auf.

Was sind die großen Vorteile des 3D-Betondruckverfahrens?

Materialeinsparung und Effizienz. Die Herausforderung der Baubranche ist, weniger Material zu verbrauchen und gleichzeitig den steigenden Erfordernissen an Wohnraum und Infrastruktur gerecht zu werden. Und hier kann nun der 3D-Betondruck zum Einsatz kommen mit unglaublichem Potenzial zur Ressourcenschonung. Sie müssen sich vorstellen: „Bei einem Bauteil, das im Betondruckverfahren hergestellt wird, können wir die Hälfte, manchmal sogar bis zu zwei Dritteln des Materials einsparen.“

Was ist das Ziel des Projekts?

Unser Ziel ist, die Grundlagen für die Anwendung 3D-gedruckter Stahlbetonbauteile in der Baupraxis zu schaffen und neue Wege für eine nachhaltige Bauproduktion zu eröffnen.  

Das Projekt zeichnet sich auch durch hochrangige Partner*innen aus.

Das stimmt. Wir führen das Projekt „3D-Betondruck für biegebeanspruchte Betonbauteile“ in Kooperation mit der Technischen Universität Wien und der Österreichischen Bautechnik Vereinigung durch.  
Und wir haben mehr als 25 hochrangige Partner*innen aus der Bauindustrie und öffentlichen Auftraggeber*innen, die das FFG-Forschungsprojekt unterstützen.

Eine Besonderheit ist auch, dass Studierende tatkräftig mitarbeiten.

Ja, es sind Studierende der Bachelor- und Masterstudiengänge Bauingenieurwesen – Baumanagement im Rahmen ihrer Abschlussarbeiten an unserem Forschungsprojekt beteiligt. Sie unterstützen die Projektarbeit aktiv und wirken an der Weiterentwicklung der 3D-Betondrucktechnik im Bauwesen mit.