Baumensch

Das Märchen vom Haus aus dem 3D-Drucker

Die beliebte Signatur unter E-Mails Think before you print erinnert daran, nicht immer alles auszudrucken. Die Baubranche tickt derzeit ganz anders! Sie feiert den 3D-Hausdruck als den nächsten heißen Scheiß. Ob es wirklich sinnvoll und realistisch ist, ein Haus einfach so aus dem 3D-Drucker auf ein Grundstück zu spritzten, soll in diesem Beitrag hinterfragt werden. Im Netz suggerieren Erfolgsgeschichten die baldige Marktfähigkeit dieser Baumethode. Die Story: Das BIM-Modell aus dem Computer wird auf der Baustelle einfach aus Beton gedruckt. Da staunt der Laie und der Fachmann wundert sich. Besonders, weil seine Berufserfahrung und sein Wissen über das Machbare überholt scheinen. Offenbar ist Bauen bald so einfach, wie Spritzgebäck backen. Doch statt süßer Lebkuchenhäuser, entstehen echte Gebäude aus Beton. Backe, backe Kuchen, der Bäcker hat gerufen und ZACK, fertig ist die Laube! Echt toll, was heute alles möglich ist, meint der Laie…

Bauexperten stolpern immer wieder über Artikel ohne fachlichen Tiefgang, die ihnen fröhlich vom Bauen der Zukunft mit 3D-Druckern erzählen. Aber jetzt ist Feierabend! Denn sobald verzerrte Narrative meine Bauherren irritieren, stören sie mich bei meiner Arbeit. Daher schreibe ich in diesem Beitrag meine Meinung und stelle Fragen. Außerdem lege ich dar, warum ich nicht an die Verheißung des Hausdrucks glauben kann. Solange mir die Fachinformation fehlt, die mich von dieser Baumethode überzeugt, bleibe ich dabei: Häuser aus dem 3D-Drucker sind Bullshit!

Woher kommt die Lust am (H)ausdruck?

Zum Bauen braucht man Bauarbeiter. Dort, wo Menschen arbeiten, werden Fehler gemacht. Laien schliessen fälschlicherweise daraus: 1. Je weniger beteiligt sind, desto weniger Fehler passieren. 2. Ein Drucker druckt von alleine. Um Wände zu drucken braucht man keine Bauarbeiter, sondern nur einen großen Drucker. 3. Die Maurer können zu Hause bleiben – sie sind sowieso zu teuer. Hurra, wir haben die Lösung für Probleme am Bau: Häuser werden nur noch gedruckt!

Die Tatsachen am Bau sehen anders aus: Beton / Zement verursacht erhebliche Mengen CO2 und ist, darin besteht kein Zweifel, als Baustoff der Zukunft ungeeignet. Ignoriert man diese Fakten, bleiben dennoch viele Fragen. In Mitteleuropa müssen Außenwände isoliert werden, um Wärmeverluste zu vermeiden. Gedruckte Wände haben keine ausreichende Dämmung. Wie wird gedämmt und wie werden Wärmebrücken vermieden? Gedruckten Betonwänden fehlt auch die Bewehrung. Wie werden tragende und austeifende Wände beim Drucken armiert? Beton schwindet während seiner Aushärtung, doch gedruckte Grundrisse sind fugenlos verbunden. Wie werden da Risse vermieden? Auch eine gedruckte Betonwand hat hohes Gewicht und braucht Fundamente bzw. eine Bodenplatte. Beides kann derzeit nur konventionell erstellt werden. Erdreich muss ausgehoben, der Untergrund planiert und verdichtet werden. Schließlich muss auch eine Dämmung unter der Bodenplatte eingebaut werden. Dafür werden mehrere Gewerke mit ihren Facharbeitern auf der Baustelle benötigt.

Auch gedruckte Wände müssen gegen Feuchtigkeit abgedichtet werden. Wie soll die Abdichtung an unebenen Wandoberflächen gedruckter Wände angebracht werden? Wie sehen die Ausführungsdetails für z.B. Wärmedämmung aus? Wie schon erwähnt sind, bedingt durch das schichtenweise Druckverfahren, die fertigen Wandflächen sehr uneben. Um glatte, ebene Oberflächen herzustellen, sind aufwändige manuelle Nachbehandlungen erforderlich – dafür braucht man Facharbeiter. Die oberen Abschlüsse gedruckter Wände müssen ebenfalls handwerklich nachbearbeitet werden, um technisch saubere Auflageflächen für Deckenplatten zu erhalten. Deckenplatten können ebenfalls nicht gedruckt werden und werden als Fertigteile montiert bzw. vergossen. Somit sind sowieso Fertigteile-Lieferanten beim Bauen involviert. Warum sollte man dann nicht gleich die Wände in Fertigteilbauweise erstellen? Die Montage von Fertigteilen ist definitiv schneller, als das Drucken. Das liegt u.a. am zeitlichen Aufwand der Baustelleneinrichtung (Drucker, Zelt usw.).

Während und nach dem Drucken muss es trocken sein – sprich: es darf nicht regnen. Frisch aufgetragene Betonschichten würden wegschwimmen oder nicht aushärten. Mit großem Aufwand (Statik, Konstruktion, Transport, Montage, Demontage) muss daher immer ein riesiges, temporäres Zelt über der Baustelle errichtet werden. Das verursacht zusätzliche Kosten und verursacht CO2 und Müll. Ein Betondrucker bzw. Portaldrucker ist eine große Maschine, die zur Baustelle transportiert, montiert und justiert werden muss. Nach jedem Druckbetrieb muss sie gründlich gereinigt werden – wer schonmal den Druckschlauch einer Betonpumpe gereinigt hat, weiss, was das bedeutet. Das Druckmaterial Beton muss, genau wie Ortbeton, zur Baustelle transportiert werden (Kosten, CO2). Aufgrund der benötigten Viskositäten kommt zudem “spannende” Bauchemie zum Einsatz, die für die Nachhaltigkeit nicht förderlich sein dürfte.

Häuser nach Katastrophen – eine weitere Nebelkerze!

Damit Fakten keine Oberhand gewinnen, wird eine weitere kommunikative Nebelkerze gezündet: Die Katastrophenhilfe. Ne, is klar, nach Katastrophen brauchen Obdachlose schnellstmöglich eine Betonhütte. Das verführerische Narrativ: Der über eine Luftbrücke abgesetzte 3D-Drucker rotzt den leidgeplagten Menschen im Stundentakt hunderte Behausungen auf den kargen Boden. Schon nach 24 Stunden ist EInzug. OMG, das tut schon fast weh. Ein solcher Schmarrn sollte zensiert werden. Folgende Fragen dazu: Woher kommt nach einer “echten” Katastrophe der Beton? Betontransport ist eine komplizierte Sache, denn er härtet praktischerweise schnell aus. Die “Schlocke”, wie der Handwerker sagt, muss schnell verarbeitet werden. Daher müssen Betonwerke in der Nähe sein. Woher kommen die LKW, die Beton-Mischer für den Transport? Wer mischt die Spezial-Beton-Tinte für die Drucker an? Woher kommt der Zement und der Sand? Wer liefert die riesigen 3D-Drucker, wer baut die auf und woher kommt der Strom für den Betrieb?

Betonmischer Transportbeton

Ein Lehmhaus aus dem 3D-Drucker

Die Kommunikations-Strategen argumentieren, dass man in Zukunft auch mit Lehm drucken kann. Wenn kein konventionelles Baumaterial vorhanden ist, dann wird der Boden genutzt, auf dem das Haus steht. Das Erdreich wird mit Wasser verrührt und im Drucker verarbeitet. Dieser schichtet dann die “Lehmwurst” wie von Zauberhand maßgenau nach dem BIM-Modell. Man druckt also nicht mit Beton, sondern mit Matsche…

Hierzu folgende kritische Anmerkung: Seit Jahrtausenden weiss man, dass Lehm getrocknet und verdichtet werden muss, um stabil zu werden. Manchmal wird Lehm auch gebrannt, um auszuhärten. Außerdem eignet sich nicht jedes Aushubmaterial zum Bauen, z.B. wegen der ungeeigneten Zusammensetzung der Körnung. Wie also soll gedruckter Lehm ohne Verdichtung, Trocknung und ohne riskante Zuschlagstoffe zur schnellen Aushärtung gebracht werden? Das Rohmaterial beim 3D-Druck muss fließfähig sein. Anders als im Modellbau, bei dem Kunststoffe genutzt werden, braucht man für Gebäude tragfähiges und witterungsbeständiges Material!

Weltweit arbeitet man an umweltfreundlichen Filamenten (Rohmaterial / “Druckertinte” für den 3D-Druck). Dafür werden dem Druckmaterial Zuschlagstoffe aus pflanzlichen Abfallprodukten wie Pflanzenfasern und Kaffeesatz hinzugefügt. Nur wenn biologisch abbaubare Filamente aus menschlichen, pflanzlichen, tierischen und andere Abfällen benutzt werden können, kann man von nachhaltigem 3D-Druck sprechen.

Nur noch für eine Generation bauen

An einer nachhaltigen Lösung experimentiert die Firma WASP mit ihrem Gaia-Haus, einem aus natürlich vorkommenden Stoffen bestehenden Gebäude. Der Firmenname leitet sich aus dem englischen Wort Wasp (Wespe) her, denn Wespennester sind Vorbild für die wabenartige Wandstruktur dieser gedruckten Häuser. Auch bei der Kühlung der Wände standen Wespennester Pate. Eine wirklich gute Idee! Allerdings konnte das Problem der natürlichen Verrottung und der Empfindlichkeit gegen Feuchte noch nicht gelöst werden. Nicht umsonst bauen Wespen ihre Nester immer an trockenen Orten. Feuchte Nester werden schwer und instabil und zerfallen. Natürliches Baumaterial wie Holz oder Stroh ist nun mal vergänglich. Mineralisches Material kann dagenen Jahrhunderte überdauern.

Möglicherweise sind die üblichen Anforderungen an private Behausungen falsch und wir müssten stattdessen natürlich und vergänglich bauen. Der tatsächliche Nutzungszyklus liegt, auch weil sich Baumaterial verbessert oder Nutzungsgewohnheiten ändern, bei Innenwänden bei 30 Jahren. Häuser werden also regelmäßig umgebaut. Die Langlebigkeit von Baustoffen kann sogar zum Problem werden, wenn neue Erkenntnisse zum Umweltverhalten gewonnen wurden – wie bei Styropor oder Asbest. Der gefürchtete Faserbaustoff trägt es im Namen: Das griechische Wort „asbestos“ bedeutet “unvergänglich”.

Wespen bauen ein Nest

Fachinfo zum Haus aus dem 3D-Drucker

Ist der 3D-Druck also wirklich die Zukunft des Bauens? Solange es keine befriedigende Antworten auf die oben gestellten Fragen gibt, sind Geschichten von Häusern aus dem 3D-Drucker lediglich Nebelkerzen und Luftschlösser – das gilt besonders für mitteleuropäische Klimaverhältnisse. Man gaukelt uns eine end-digitalisierte Bauwelt vor. Wer könnte Interesse daran haben, uns in diesen “Märchenwald des Bauens” zu locken? Soll vielleicht der Status-Quo der Zementindustrie bewahrt werden? Beton immer noch als Baustoff der Zukunft anzupreisen, egal in welcher Form, ist Unsinn! Bauen muss nachhaltiger werden. Das gelingt nicht mit Zement und Beton.

Hier findest Du eine Übersicht über Firmen, die 3D-Druck-Häuser anbieten bzw. Drucker bauen. In den Beiträgen der DBZ wird der Stand der Technik neutral sehr gut aufbereitet. Der Ausdruck von Sonderbauteilen, z.B. im Ziegelbau, im Altbau oder für eine Rekonstruktion bzw.eine Ergänzung von bestehenden Konstruktionen ist der 3D-Druck eine wirklich interessante und realisierbarer Einsatzmöglichkeit.

Presse und Veröffentlichungen rund um den 3D-Hausdruck

Der Artikel “Haus aus dem 3D-Drucker ist einzugsbereit” beschreibt gar kein Haus aus dem 3D-Drucker. Das Haus wurde nicht vor Ort gedruckt. Vielmehr handelt es sich um ein elementiertes Betongebäude, was in einer Fabrik gedruckt wurde und dann in Einzelteilen auf die Baustelle geliefert und montiert wurde. Das Gebäude ist kein Haus “aus dem Drucker”. T3N vom 6.5.2021.

Ein anderes Video zeigt den immensen Aufwand, den ein gedrucktes Haus tatsächlich erzeugt. Allein zum Aufbau des riesigen 3D-Druckers wird einen Schwerlastkran benötigt. Der Portal-Plotter steht auf großen Einzelfundamenten und muss Millimetergenau ausgerichtet werden. Druckmaterial und Druckerkopf sind sehr schwer. Während des Druckens wirken erhebliche dynamische Lasten auf die Fundamente. Entsprechend stabil und massiv muss der Drucker selbst konstruiert sein. Im Video sieht man auch das große Schutzzelt über der gesamten Baustelle. Es stimmt nicht, dass für das Drucken von Häusern weniger Personal gebraucht wird. Mehrere Ingenieure (Kosten!) überwachen den Druckprozess. Laufend muss handwerklich eingegriffen werden, wenn z.B. Steckdosen oder andere Einbauteile einzuarbeiten sind. Auch sind Fenster- und Türstürze mit Sonderkonstruktionen abzustellen. Selbstverständlich wurde zuvor eine stabile Bodenplatte gegossen, die in konventioneller Bauweise errichtet wurde. Die Firma Heidelberg Cement hat ein besonderes Druckmaterial entwickelt, das vom Portalplotter verarbeitet werden kann und entsprechende Viskosität besitzt. Der Druckvorgang wird eng überwacht. Selbst die Verarbeitungstemperatur des Betons wird laufend kontrolliert, um optimale Abbindeeigenschaften zu erreichen. Die bereits aufgetragen Schichten müssen stabil sein, bevor die nächste Schicht aufgedruckt wird.

Henrik Lund-Nielsen, der reichlich arrogante CEO von COBOD, dem Hersteller eines 3D-Portal-Druckers, verrät in diesem Interview, dass längst nicht alles Gold ist was glänzt. Er macht deutlich, dass gedruckten Häuser derzeit noch nicht günstiger als konventionelle Bauten. Er räumt auf mit dem Märchen, dass Häuser in 24 Stunden gedruckt wären. Stattdessen dauert es derzeit noch vier Monate! Henrik Lund-Nielsen spricht von weltweit gerade mal 35 gedruckten Gebäuden und er gibt zu, dass im Markt viel dummes Zeug über die Baumethode und deren Möglichkeiten verbreitet wird. Ihm kommt das zugute, denn so findet er Investoren (Peri) und immer wieder Neukunden für Projekte. Interessant ist übrigens auch, dass fast alle Videos auf Youtube den Drucker von COBOD zeigen. Wird der Hype vielleicht nur von einem Unternehmen befeuert, das auch im jüngsten Beitrag des Handelsblattes werbewirksam genannt wird?

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