Könnte 3D sein

2. März 2023

Forscher von Gramazio Kohler Research und der ETH Zürich haben eine Methode zum 3D-Druck von Leichtbetonschalungen entwickelt, die vollständig recycelbar sind.

Von: Joseph P. Sgambati III

Computergestütztes Design und 3D-Drucktechnologie können die Herstellung vorgefertigter Betoneinheiten effizienter machen, aber es gibt einen Haken: das gesamte verschwendete Material, das für die Herstellung von Formen verwendet wird, um den Beton beim Aushärten zu formen. Forscher von Gramazio Kohler Research, einem Programm der Architekturabteilung der Schweizer Universität ETH Zürich, haben eine mögliche Lösung mit einer extrem dünnen, 3D-gedruckten Form gefunden, die vollständig recycelt werden kann, um zukünftige Formen zu schaffen.

Ihr Demonstrationsprojekt namens Eggshell Pavilion ist ein System aus vier Säulen und vier Rippenplatten, das bei Bedarf zerlegt, transportiert und wieder zusammengebaut werden kann. Das Design des Pavillons basiert auf Rechenalgorithmen, die die Geometrie der Architektur in Übereinstimmung mit den Fertigungsdaten für den 3D-Druckprozess der Form generieren.

Der Entwurf wird dann in eine hauchdünne 3D-gedruckte Schalung aus glasfaserverstärktem PET-G umgesetzt, die teilweise aus früheren Formen recycelt wird (drei Millimeter für die Säulen und fünf für die Decke). „Der Unterschied zwischen neuem und wiederverwendetem Kunststoff ist auf den Schalungen kaum sichtbar. „Solche Entdeckungen zeigen, wie Innovation dabei helfen kann, Bauprozesse nachhaltiger zu gestalten“, schreiben Guillaume Jami, wissenschaftlicher Mitarbeiter an der ETH Zürich, und Joris Burger, Doktorand bei Gramazio Kohler Research, in einer gemeinsamen Erklärung. Anschließend werden herkömmliche Stahlbewehrungen in die Form eingebracht, bevor der Beton gegossen wird. Die Säulen werden mit einem digital gesteuerten Gießsystem hergestellt, das schnell abbindenden Beton verwendet, während die Platten auf traditionelle Weise hergestellt werden. Sobald der Beton ausgehärtet ist, wird die Form abgeschnitten, zu Pellets gemahlen und zurück in den Trichter des 3D-Druckers gegeben, um den nächsten Satz Formen zu erstellen.

Während erste Konzepte durch Skizzen und herkömmliche Ideenfindung erstellt werden, können mit dieser digitalen Lösung in Verbindung mit der Roboterfertigung Betonelemente effizienter hergestellt werden als mit herkömmlichen Schalungsprozessen, die arbeitsintensiver und weniger kosteneffektiv sind und gleichzeitig mehr Abfall erzeugen. „Computational Design ermöglicht es uns, unsere Entwürfe kontinuierlich auf ihre Machbarkeit zu bewerten. Dieses ständige Feedback hilft uns, Designs zu entwickeln, die auch in [kürzerem] Zeitrahmen realisiert werden könnten“, erklärt das Paar.

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