allTEIL C

Solarhäuser und solare Bauelemente

3D-Druck in der Architektur (A)


3D-gedruckte Gebäude
gehören zwar nicht direkt zu den Solarhäusern, sind aber eine dermaßen interessante Entwicklung, die gerade in dieser Zeit international los geht, daß sie einen eigenen Schwerpunkt verdienen. Hinzu kommt die Möglichkeit, die Sonne als Energielieferant für den 3D-Druck zu nutzen, wie es der Technikkünstler Markus Kayser aus London bereits 2011 in kleinem Maßstab vorgemacht hat. Sein Solarsinter nutzt Sonne und Sand als Energie- und Materie-Lieferanten zur Produktion von 3D-Objekten aus Glas (s.u. Optimierungs- und Verstärkungstechniken, Mitte der Seite).

Darüber hinaus zeichnet sich bereits heute ab, daß 3D-Baudruck-Projekte auf anderen Himmelskörpern wie Mond und Mars ihre Energie primär mit Hilfe konzentrierter Sonnenstrahlung beschaffen werden, wie es im letzten Teil dieser Übersicht dokumentiert wird.

Bei einer Recherche stößt man schnell auf Vorläufer des 3D-Drucks, wie das robotergestützte Mauern, das bereits in den 1950er Jahren konzipiert und erforscht wird, oder das automatisierte Bauen, das in den 1960er Jahren mit Pumpbeton und Polyurethanschäumen beginnt. Pionierarbeit bei der automatisierten Herstellung ganzer Gebäude unter Verwendung von Gleitformtechniken und der Robotermontage von Komponenten leisten in den 1980er und 1990er Jahren die japanischen Firmen Shimizu und Hitachi, um den Gefahren des Baus von Hochhäusern in Japan zu begegnen.


Um das Jahr 1995 herum werden zwei Methoden zum 3D-Druck im Bauwesen erfunden. Die eine stammt von Joseph Pegna und basiert auf einer Sand-/Zement-Formungstechnik, bei der das Material mit Dampf selektiv in Schichten oder festen Teilen verbunden wird. Demonstriert wird diese Technik allerdings nie.

Contour Crafting Grafik

Contour Crafting
(Grafik)

Die zweite Methode, das Contour Crafting von Prof. Behrohk ‚Berok‘ Khoshnevis, beginnt zunächst als Keramikextrusions- und Formgebungsmethode als Alternative zu den aufkommenden Polymer- und Metall-3D-Drucktechniken und wird 1995 patentiert (US-Nr. 5.529.471). Ab dem Jahr 2000 konzentriert sich das Team von Khoshnevis an der Viterbi School of Engineering (University of Southern California, USC) auf den 3D-Druck von Zement- und Keramikpasten im Baumaßstab mittels eines computergesteuerten elektrischen Krans.

Dabei wird auch die automatisierte Integration von modularer Bewehrung sowie eingebauten Sanitär- und Elektronetzen innerhalb eines kontinuierlichen Bauprozesses untersucht und im Labormaßstab getestet. Nachen die Firma Caterpillar Inc. im Sommer 2008 Mittel zur Unterstützung der Projektforschung bereitstellt, gründen Absolventen der Singularity University im Jahr 2009 das Projekt ACASA, um das Contour Crafting zu kommerzialisieren. Vermutlich daraus entsteht in El Segundo, Kalifornien, die Contour Crafting Corp. (CC Corp.) mit Khoshnevis als Projektleiter.

Im Jahr 2010 (andere Quellen: seit 2006) wird behauptet, daß das System an einem einzigen Tag ein komplettes, 232 m2 roßes Haus bauen könnte. Zudem evaluiert die NASA die Technologie für seine Anwendung beim Bau von Basen auf dem Mond und dem Mars, was dazu führt, daß 2013 eine Studie an der USC finanziert wird, um die 3D-Drucktechnik weiterzuentwickeln. 2014 gewinnt die CC Corp. bei einem internationalen Wettbewerb der NASA den Hauptpreis, gefolgt 2016 von einem weiteren Preis für die Selective Separation Shaping (SSS) 3D-Drucktechnologie zur Konstruktion und Fertigung im Weltraum.

Mitte 2017 übernimmt der Schalungshersteller Doka aus Österreich, eine Tochtergesellschaft der Amstettener Umdasch Group, 30 % der Anteile an der CC Corp, um in den Markt für Gebäude-3D-Drucker einzusteigen. Mit der Serienfertigung einer mobilen Maschine, die bei 8 – 12 m Arbeitsbreite die Wände eines Gebäudes druckt, soll Anfang 2018 begonnen werden.


Im Jahr 2003 gründet Rupert Soar an der Loughborough University in Großbritannien die Freeform Construction Group, um das Potential für die Skalierung bestehender 3D-Drucktechniken für Bauanwendungen zu untersuchen. Soar hatte sich schon länger mit den spektakulären Termitenhügeln der Macrotermes michealseni im südlichen Afrika beschäftigt, denn wenn man versteht, wie die winzigen Termiten diese komplexen Hügel bauen, können Ingenieure und Architekten neue Arten von autarken menschlichen Lebensräumen entwickeln, die in der Lage sind, Umweltenergie wie Wind- und Sonnenenergie zu nutzen, um ihr eigenes Klima zu steuern.

Ab 2005 baut die Gruppe eine großformatige 3D-Druckmaschine aus standardmäßigen Komponenten um zu untersuchen, ob die Anforderungen für den Bau realistisch erfüllt werden können. Im Jahr 2008 beginnt dann der 3D-Betondruck unter der Leitung von Richard Buswell, um die kommerziellen Anwendungen zu untersuchen. Dabei geht das Team von einer Gantry-basierten Technologie (zwei parallele Achsen und eine darauf laufende Querachse) zu einem Industrieroboter über.

Im August 2011 veröffentlicht Soar seine Doktorarbeit unter dem Titel ‚Exploring the Emerging Design Territory of Construction 3D Printing – Project Led Architectural Research‘. 2014 wird die Technologie an das multinationale Bauunternehmen Skanska AB aus Schweden lizenziert.

D-Shape 3D-Drucker

D-Shape 3D-Drucker


Seit 2004 entwickelt der italienische Erfinder Enrico Dini eine eigene 3D-Drucktechnik, die ebenfalls mit Sand arbeitet, allerdings ohne Einsatz von Solarenergie, wie es der o.g. Markus Kayser tut. Im Jahr 2006 läßt sich Dini seine D-Shape-Technologie patentieren (WO-Nr. 2006/100556; EP-Nr. 1868793) und gründet die Monolite UK Ltd.

D-Shape ist ein großer 3D-Drucker, der durch Binder-Jetting, ein Schicht-für-Schicht-Druckverfahren, Sand mit Meerwasser und einem Bindemittel auf Magnesiumbasis bindet, um steinähnliche Objekte zu erzeugen. Das erste Modell des D-Shape-Druckers verwendet als Bindemittel noch Epoxidharz, das häufig als Klebstoff beim Bau von Skiern, Autos und Flugzeugen genutzt wird. Später wird das ungefähr 6 x 6 x 3 m große System auf anorganische Bindemittel angepaßt und 2008 erneut patentiert.

Die weiteren Schritte von Dini habe ich bereits in der Jahresübersicht 2011 ausführlich dargestellt (s.d.). Hinzu kommt ein winziges Häuschen namens Casa Ferreri, das mit dem D-Shape-Drucker für die Triennale di Milano 2010 hergestellt wird.

Fußgängerbrücke in Madrid

Fußgängerbrücke
in Madrid

Darüber hinaus wird der 3D-Drucker von D-Shape auch für die Herstellung der ersten 3D-gedruckten Fußgängerbrücke der Welt eingesetzt, die im Dezember 2016 in Spanien im Stadtpark Castilla La Mancha in Madrid eingeweiht wird. Die verwendete 3DBUILD-Technologie wird von dem spanischen Mischkonzern ACCIONA entwickelt, der auch für das Strukturdesign, die Materialentwicklung und die Herstellung der 3D-gedruckten Elemente verantwortlich ist. Das architektonische Design wird vom Institute of Advanced Architecture of Catalonia (IAAC) durchgeführt.

Die 3DBRIDGE genannte, in Mikrobeton gedruckte Brücke hat eine Gesamtlänge von 12 m und eine Breite von 1,75 m. Sie spiegelt die Komplexität der Formen der Natur wider und wurde durch parametrisches Design und computergestütztes Design entwickelt, das es ermöglicht, die Materialverteilung zu optimieren und die strukturelle Leistung zu maximieren.

ACCIONA wiederum arbeitet im April 2018 gemeinsam mit der Technischen Universität Valencia (UPV) an dem ersten 3D-gedruckten Haus in Spanien. Der einstöckige, 24 m2 große Bungalow wird von der Firma Be More 3D (s.u.) und der spanischen Niederlassung des mexikanischen multinationalen Baustoffkonzerns Cemex in etwa zwölf Stunden 3D-gedruckt.

Andere industrielle Partner sind u.a. der Spezialist für Abdichtungen und Isolierungen CHOVA, das Automatisierungsunternehmen Schneider Electric, das auf Energieeffizienz spezialisierte Bauunternehmen Build In Green sowie der Schweizer multinationale Produktionskonzern Geberit.

Torbogen-Nachbildung

Torbogen-Nachbildung

Genau ein Jahr später, im April 2019, stellt ACCIONA gemeinsam mit dem Nationalen Archäologischen Museum Spanien (MAN) einen 2,2 m hohen und 3,3 m breiten historischen Torbogen für den Garten des Museums vor, der aus einem 3D-Betondrucker von D-shape stammt. Auf dem Foto sind der Direktor des Nationalen Archäologischen Museums, Andrés Carretero, sowie der Stellvertretende Vorsitzende von ACCIONA, Juan Ignacio Entrecanales, zu sehen.

Die Struktur ist eine Nachbildung des San Pedro de las Dueñas-Bogens aus dem 12. Jahrhundert in Originalgröße, der bereits Teil der Sammlung des Museums ist, und wird gebaut, um das Potential neuer Technologien und ihre Rolle bei der Denkmalpflege zu demonstrieren. In der offiziellen Pressemitteilung zum Projekt heißt es: „Die Strapazierfähigkeit des Materials ermöglicht erstmals eine architektonische Reproduktion, die aufgrund seiner Witterungsbeständigkeit für den Außenbereich geeignet ist.“

Im November eröffnet der Konzern ein eigenes globales 3D-Druckzentrum mit Sitz in Dubai. Das Zentrum wird gegründet, um der wachsenden Nachfrage nach 3D-gedruckter Infrastruktur gerecht zu werden und beherbergt einen der weltweit größten 3D-Pulverbettdrucker mit einer Größe von 6 x 3 x 2 m, der speziell für umfangreiche Architektur-, Stadt- und Bauanwendungen entwickelt wurde. Der Standort wird ausgewählt, um das Engagement der VAE bei der Implementierung der Technologie im Bausektor zu unterstützen.


Die Firma Be More 3D wiederum, ein 2014 gegründetes Spin-out der UPV mit Sitz in Valencia, arbeitet im September 2019 an ihrem ersten 3D-Druck-Haus in Afrika. Anlaß ist die erste Ausgabe des Solar Decathlon Africa, der in der Stadt Benguerir in Marokko veranstaltet wird. Das 32 m2 große Haus wird innerhalb von zwölf Stunden gedruckt. Für diese Leistung erhält das Unternehmen den Preis für das innovativste Start-Up, verliehen vom Green Africa Innovation Booster von IRESEN, dem Forschungsinstitut des marokkanischen Ministeriums für Energie und Umwelt.

Der eingesetzte 3D-Betondrucker des Herstellers, ein BEM PRO 2, ist die erste in Spanien entwickelte Betonmaschine, die jetzt auch international zum Verkauf steht. Ihre Konstruktion erfolgte in Zusammenarbeit mit mehreren Unternehmen wie Cemex, Acciona, Schneider Electric, etc. Laut Be More 3D kann die Maschine auch unter extremen Hitze- und Feuchtigkeitsbedingungen betrieben werden und verfügt über ein Montagesystem, das den Transport erleichtert. In Kürze sollen damit auch Häuser auf spanischem Gebiet gebaut werden.

FreeFAB Wax-Technologie

FreeFAB Wax-Technologie


Seit dem März 2013 in der Entwicklung ist die von von James B. Gardiner und Steven Janssen beim größten privaten britischen Bauunternehmen Laing O’Rourke erfundene und patentierte FreeFAB Wax-Technologie. Diese verwendet den 3D-Druck im Baumaßstab, um aus großen Mengen an technischem Wachs schnelle und grobe 3D-Formen für Betonfertigteile, glasfaserverstärkten Beton und andere spritzbare/gießbare Formen herzustellen. Die Formgußoberfläche wird dann 5-achsig gefräst, um eine qualitativ hochwertige Form zu erzeugen.

Das System wird 2014 mit einem Industrieroboter demonstriert und später angepaßt, um durch Integration mit einem 5-Achsen-Hochgeschwindigkeitsportal die erforderliche Produktionsgeschwindigkeit und Oberflächenfrästoleranz zu erreichen. Die Entwicklung und die Tests des 3D-Drucksystems und der Software, die es antreibt, beschreiben die Entwickler in einem im März erschienenen Artikel (‚FreeFab - Development of a Construction-Scale Robotic Formwork 3D Printer‘), der im Netz einsehbar ist.

Das erste industrialisierte Portalsystem mit dem Maßen 33 x 8 x 4,5 m – entwickelt gemeinsam mit dem Team der Engineering Excellence Group in Australien, dem F&E-Labor von Laing O’Rourke – wird in einer Fabrik des Bauunternehmens in Großbritannien installiert und stellt im November 2016 seine erste Form fertig. Anschließend beginnt die Herstellung gebogener Betonplatten, welche das Dach und die Seiten der neuen Tunnelstrecke Crossrail/Elizabeth Line in London auskleiden (deren Probebetrieb übrigens im Mai 2021 startet).

Im September 2018 wird eine Vereinbarung mit der Tiong Seng Holdings in Singapur unterzeichnet, um die Entwicklung und Nutzung der 3D-Drucktechnologie für die Bauindustrie weiterhin gemeinsam zu untersuchen.

3D-Drucker der BetAbram

3D-Drucker
der BetAbram


Das slowenische Unternehmen BetAbram wird 2012 von Andrey Rudenko gegründet, der einem Hintergrund in Architektur und Ingenieurwesen hat, und spezialisiert sich auf den Häuserdruck, mit dem erschwingliche Gebäude mit kurzer Konstruktionszeit ermöglicht werden sollen. Der einfache portalbasierte 3D-Drucker für die Betonextrusion wird den Verbrauchern ab 2013 in Form von drei Modellen angeboten: P1, P2 und P3. Das größte Modell P1 kann aus 25 cm dicken Layern Objekte von bis zu 16 m Länge, 8,2 m Breite und 2,55 m Höhe drucken.

Die Berichterstattung darüber beginnt im Jahr 2014, nachdem Rudenko in seiner Garage in Minnesota einen eigenen, mobilen 3D-Betondrucker namens 3D Concrete House gebaut und so weit hochskaliert hat, daß er damit nun ein zweistöckiges, 10 x 15 m großes Haus drucken kann. Auch die Entwicklung der speziellen Betonmischungen dauert etwa ein Jahr. Nun ist er in der Lage, Schichten mit einer Breite von 20 mm und einer Höhe von 5 mm zu extrudieren. Zudem gegründet Rudenko in diesem Jahr die Firma Total Kustom.

Bevor er mit dem Bau des Hauses beginnt, druckt Rudenko in seinem Garten eine 3 x 5 m große Fantasy-Burg, für die er sich entschieden hat, weil damit eine Vielzahl verschiedener Formen und Elemente verbunden sind, einschließlich Bögen usw. Die Einrichtung und der Druck des Schlosses dauern ungefähr eine Woche.

Mitte 2015 folgt ein Projekt in der Stadt Angeles auf den Philippinen, wo das innovative Lewis Grand Hotel, das dem kalifornischen Unternehmer Lewis Yakich gehört, eine 3D-gedruckte Erweiterung bekommt. Yakich hatte Materialwissenschaften studiert und als Ingenieur bei Intel gearbeitet, bevor er zu seiner Leidenschaft für Immobilien wechselt und viel Erfolg beim Bau von Häusern in den USA hat.

Die Planungen zur Erstellung dieses 3D-gedruckten Bauwerks – eigentlich eine 130 m2 große separate Villa mit den Maßen von ca. 10,5 x 12,5 m und einer Höhe von 4 m – führen Yakich und Rudenko gemeinsam durch. Das Ergebnis ist das „erste 3D-gedruckte Hotel der Welt“. Das im September abgeschlossene Partyhaus verfügt über ein Wohnzimmer, zwei Schlafzimmer sowie über ein Jacuzzi-Zimmer mit einem ebenfalls 3D-gedruckten, extra großen Whirlpool. Der gesamte 3D-Druck dauert ungefähr 100 Stunden.

Rudenko-Hotel im Bau

Rudenko-Hotel
(im Bau)

Als nächstes will Rudenko ein besonders energieeffizientes Haus bauen, das Computersoftware verwendet, um den Bedarf an Heizung und Klimatisierung deutlich zu reduzieren. Er entwickelt hierfür ein Konzept, das auf thermischen Massenspeicherprinzipien beruht und vergessene energiesparende Technologien integriert, die über einen Computer gesteuert werden.

Darüber hinaus experimentiert er damit, seinen Betondrucker mit Solarzellen und Autobatterien zu betreiben, so daß der Hausdruckprozeß netzunabhängig erfolgen kann. Die Auswirkungen auf abgelegene Gemeinden werden tiefgreifend sein, wenn es ihm gelingt, ein Haus mitten in der Wildnis ohne Stromquelle zu drucken, und dafür nur Zement, Wasser, Sand und sonniges Wetter benötigt. Über entsprechende Umsetzungen ist bislang jedoch nichts bekannt.

Anfang 2017 stellt Total Kustoms einen neuen 3D-Drucker für den industriellen Bau vor, den StroyBot 6.2, der je nach Rahmenmaterial eine Baukapazität von bis zu 10 x 15 x 4-6 m hat.

Während die meisten Unternehmen ihre 3D-Drucksysteme skalieren, um immer größere Häuser vor Ort zu bauen, zeigt Rudenko, daß es ebenso sinnvoll ist, die Technologie zu verkleinern. Anfang 2019 präsentiert er daher einen kompakten, anpaßbaren Beton-3D-Drucker, die die wissenschaftliche Forschung und Entwicklung im Bauwesen unterstützen wird. Der kleine, LAByrinth genannte Beton-3D-Drucker in Laborqualität soll verwendet werden, um spezielle Betonmischungen und Farben für den 3D-Druck zu entwickeln.

Der neue Beton-3D-Drucker mit einem Preis zwischen 150.000 und 200.000 $ richtet sich in erster Linie an Universitäten, die 3D-Drucktechnologien und -materialien für das Bauwesen voranbringen möchten. Beim Kauf wird der 3D-Drucker als Bausatz nebst einer kostenlosen einwöchigen Schulung geliefert.


Im Jahr 2013 nutzen die Architekten Michael Hansmeyer und Benjamin Dillenburger, beide Dozenten an der ETH Zürich, einen 3D-Drucker für ihr Projekt Digital Grotesque, bei dem auf einer Grundfläche von rund 16 m2 große Objekte wie Säulen und Wände einen faszinierenden Lebensraum mit einer sensationellen Vielfalt an filigranen Elementen bilden. Die recht grob wirkende Grotte besteht aus insgesamt rund 80, teilweise sehr großformatigen Einzelteilen.

Die komplexen und dekorativen architektonischen Elemente werden aus Algorithmen gebildet, die darauf abzielen, die Stücke schnell herzustellen. Die Quarzsand-Einzelteile der Grotte werden in nur wenigen Tagen von einem industriellen 3D-Drucker VX4000 der Firma voxeljet AG (früher: Generis GmbH) mit Sitz in Friedberg generiert, der in mehreren Richtungen gleichzeitig Formen mit einem Volumen von bis zu 8 m3 drucken kann. Die Stromversorgung erfolgt durch ein Photovoltaik-Paneel.

Der VX4000 mit seinem Bauraum vom 4 x 2 x 1 m ist zu diesem Zeitpunkt der weltweit größte industrielle XL-3D-Drucker für Sandformen. Neben Sand kann als Partikelmaterial aber auch Kunststoff verwendet werden.

DFAB HOUSE Grafik

DFAB HOUSE
(Grafik)


Wesentlich größer sind die Pläne, die Anfang 2017 bekannt werden. Demnach entwerfen und bauen acht Professoren der ETH gemeinsam mit Wirtschaftspartnern das DFAB HOUSE (das digital fabrizierte Haus), welches dem Team zufolge „das erste Haus der Welt ist, das überwiegend digital geplant, entworfen und gebaut wird“. Initiator des Projekts ist Prof. Matthias Kohler.

Für diese Forschung schließt sich die ETH mit der Eidgenössischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (Empa) und der Eidgenössische Anstalt für Wasserversorgung, Abwasserreinigung und Gewässerschutz (Eawag) zusammen. Weshalb das dreistöckige, voll funktionsfähige 3D-Haus auch auf dem NEST (Next Evolution in Sustainable Building Technologies) gebaut werden soll, dem modularen Forschungs- und Innovationsgebäude von Empa und Eawag auf dem Campus Dübendorf.

Das Projekt soll ermöglichen, neue Gebäude- und Energietechnologien unter realen Bedingungen zu testen. Dazu gehört in erster Linie der robotergestützte Mesh-Moulding-Prozeß zur Herstellung stahlbewehrter Betonstrukturen, der 2016 mit dem Swiss Technology Award ausgezeichnet wurde. Drüber hinaus bringt das Projekt eine Reihe neuer digitaler Gebäudetechnologien zusammen, um die Vorteile jeder einzelnen Methode sowie deren Synergien zu nutzen und architektonisch zum Ausdruck bringen. Hierzu zählen ein automatisiertes Gleitschalungsverfahren für den Betonbau (Smart Dynamic Casting), funktional integrierte Deckenelemente, die mit 3D-gedruckter Schalung hergestellt werden (Smart Slab), ein von kollaborierenden Robotern fabrizierter Holzmodulbau (Spatial Timber Assemblies) und ein integriertes, flexibles Fassadensystem mit Aerogel-Dämmung (Lightweight Translucent Façade).

Das Pilotprojekt wird von einem 2 m hohen und auf Raupenketten montierten autonomen Roboter namens In Situ Fabricator gebaut, einem Prototyp, der in vier Jahren Ingenieursarbeit geschaffen wurde. Mit diesem fertigt das Team Stahldrahtgewebeabschnitte, die sowohl als Schalung wie auch als Bewehrung für Betonwände dienen. Wenn der Beton aushärtet, bildet er eine tragende Wand, welche mit einer statisch optimierten und funktionsintegrierten Deckenplatte, die mit einem großformatigen 3D-Sanddrucker hergestellt wird, abgeschlossen wird.

Die Fertigstellung des 200 m2 großen DFAB-Hauses, das als Wohn- und Arbeitsraum für Gastforscher und Partner des NEST-Projekts genutzt wird, erfolgt im Sommer 2018.

3D-Drucker von WinSun

3D-Drucker
von WinSun


Im April 2014 berichtet die Fachpresse, daß es dem chinesischen Unternehmen Shanghai WinSun Decoration Design and Engineering Co. (WinSun) mit Hilfe einer 3D-Druck-Technologie gelungen sei, bereits 2010 innerhalb eines Tages zehn Villen zu errichten. Jedes Haus hat eine Fläche von ungefähr 200 m2 und kostet lediglich 30.000 RMB (ca. 3.500 €). Bei Details zur Technologie und den Materialien hält sich das Unternehmen allerdings bedeckt, weshalb viele die Sache zunächst für einen Aprilscherz halten, da die Nachricht tatsächlich am 1. April veröffentlicht wird.

Eigenen Angaben zufolge forscht die Firma aber schon seit Jahren an dieser Technologie, entwickelte 2004 einen Extruder für flüssigen Beton und andere Materialien und hält in China und international weit über 100 Patente in diesem Bereich.

Der von WinSun entwickelte Drucker hat eine Größe von 40 x 10 x 6,6 m und arbeitet mit einer Mischung aus hochwertigem Zement und Glasfasern, wobei das Material aus Bauschutt und Industrieabfällen recycelt wird. Das Objekt wird Schicht für Schicht aufgebaut. Dabei können die Häuser mit Hilfe von 3D-Modelling-Software individuell angepaßt werden. WinSun plant nun, im ganzen Land 100 Recycling-Fabriken zu bauen, um den Schutt zu sammeln und zu günstigem Material für 3D-Drucker zu verarbeiten.

Im Januar 2015 bekommt WinSun durch die Enthüllung von zwei Gebäuden im Suzhou Industrial Park in der ostchinesischen Provinz Jiangsu – einer Villa und einem 6-stöckigen Mehrfamilienhaus mit etwa 1.100 m2 – weitere Presse. Die Gebäude gelten als die ersten Strukturen ihrer Art, die sowohl mit vorgefertigten als auch mit 3D-gedruckten Komponenten für den Bau hergestellt wurden.

WinSun 3D-Villa

WinSun 3D-Villa

Die Bauweise spart nach Angaben des Unternehmens 60 % der Materialien, die normalerweise für den Bau eines Hauses benötigt werden, und kann zudem in einer Zeit gedruckt werden, die nur 30 % der herkömmlichen entspricht. Auch werden 80 % weniger Arbeitskräfte benötigt, was für Auftragnehmer eine kostengünstigere Konstruktion bedeutet.

Im Zuge der Berichterstattung wird aber auch bekannt, daß der o.e. Prof. Behrohk Khoshnevis behauptet, daß WinSun mehrere falsche Behauptungen aufgestellt und, noch schlimmer, sein geistiges Eigentum gestohlen habe. Demnach nutzt WinSun angeblich Technologien und Ideen von Khoshnevis, um mit einem sehr teuren 5-Achs-Portalsystem aus Italien, das mit einer Betonpumpe bestückt ist, kleine Wandabschnitte zu drucken.

Die sehr schweren Wände müssen dann auf einen LKW verladen, auf die Baustelle transportiert, dort abgeladen und aufgebaut werden. Dadurch sei diese Technologie, die nicht durch ein einziges Patent unterstützt wird, weder effizient noch revolutionär, sondern viel teurer und ineffizienter als aktuelle Fertigungstechniken.

Trotz des Disputs wird in Dubai im Mai 2016 das „weltweit erste 3D-gedruckte Bürogebäude“ eröffnet, sogar von Mohammed Bin Rashid al-Maktoum persönlich, dem Vizepräsident und Premierminister der VAE und Herrscher von Dubai. Die Teile, einschließlich aller strukturellen Komponenten, Innenmöbel und Details, sind in der WinSun-Fabrik in Suzhou gedruckt und anschließend in Containern verschifft worden. Sieben Monteure sowie zehn Elektriker und Spezialisten bauen dann das voll funktionsfähige, rund 250 m2 große Büro in nur 17 Tagen zusammen.

Das als ‚Office of the Future‘ bezeichnete einstöckige Gebäude ist von dem globalen Architekturbüro Gensler entworfen worden, befindet sich auf dem Gelände der Emirates Towers und wird zur temporären Heimat der Dubai Future Foundation. Das kleine Gebäude verfügt über alle Annehmlichkeiten traditionell gebauter Bauwerke wie Strom, Wasser, Telekommunikation und Klimaanlage. Es ist darüber hinaus mit einer Reihe von Energiesparfunktionen ausgestattet, darunter Sonnenschutz-Jalousien.

Im weiteren Verlauf soll die Regierung in Dubai der WinSun Anfang 2017 den Auftrag für 17 gedruckte Bürogebäude gegeben haben. Belege dafür ließen sich bislang aber nicht finden. Im März folgt die Meldung, daß das chinesische 3D-Druck-Bauunternehmen mit der saudi-arabischen Bauunternehmen Al Mobty Contracting Co. einen Leasingvertrag über 100 Exemplare der 3D-Drucker im Wert von 1,5 Mrd. $ abschlossen habe. Damit sollen nicht weniger als 30 Mio. m2 Nutzraum gedruckt werden.

Bereits im Dezember 2016 kursierte zudem die Meldung, daß die WinSun in Suzhou mehr als zehn Gebäude, von der Villa bis zum Mehrfamilienhaus, drucken wird. Und im Mai 2017 soll der Firmengründer angeboten haben, die umstrittene Mauer für Präsident Donald Trump zu bauen, da dies mit der 3D-Drucktechnologie schneller und kostengünstiger zu bewerkstelligen sei.

Anfang 2018 stellt die Firma im Rahmen eines Pilotprojekts an einer Landstraße in Fengjing die erste 3D-gedruckte Busstation auf. Auch dieses Wartehäuschen mit Sitzgelegenheiten wird in der Fabrik in Shanghai gedruckt und anschließend an seinen Platz transportiert. Die nächste Meldung stammt vom September 2019 und besagt, daß das Unternehmen gemeinsam mit der Shanghai Academy of Building Research (SRIBS) die Materialien und Prozesse beim bauspezifischen 3D-Druck standardisieren will.

WinSun 3D-Deckwerk

WinSun 3D-Deckwerk

Im Dezember folgt der Bericht über ein neues Projekt in Suzhou. Die ehemalige Bergbaustadt in der Region Jiangsu wird seit einigen Jahren neu aufgebaut und renoviert. Im Zuge der Arbeiten druckt WinSun eine Mauer, die als Deckwerk bei einem Fluß dient. Solche Deckwerke werden bei der Regulierung von Flüssen notwendig. Sie schützen die Küste vor den Auswirkungen der Wellen und dem Risiko, unter dem Druck des steigenden Wasserspiegels zusammenzubrechen. Die Mauer hat eine Länge von 500 m und ist somit eine der größten 3D-gedruckten Strukturen, die bislang hergestellt wurden.

Anfang 2020 will auch WinSun mit seinem Know-How bei der Bekämpfung des Coronavirus mithelfen. Hierzu wird das Unternehmen 200 Quarantänestationen 3D-drucken. Die ersten 15 Einheiten der Isolierstation werden an das Xianning Central Hospital in Hubei gespendet, damit die medizinischen Mitarbeiter Zugang zu einem geschützten Ruhebereich haben, in dem sie sich sicher fühlen können.

Jeder der Isolierräume zu einem Preis von etwa 4.000 $ pro Einheit ist etwa 10 m2 groß, hat eine Höhe von 2,8 m, bietet Platz für zwei Betten und kann in etwa zwei Stunden gedruckt werden. Hierfür verwendet WinSun Beton und recycelte Materialien. Die Einheiten erfüllen Isolationsnormen und sind auch so gebaut, daß sie extremen Temperaturen, Winden und sogar Erdbeben standhalten. Die Strukturen waren ursprünglich für den Tourismus konzipiert worden. Nach dem erfolgreichen Start will WinSun 200 weitere Isolierstationen versenden.

Tatsächlich werden im Juli weitere 15 Einheiten mit einem Schiff nach Islamabad in Pakistan geliefert. Auch andere Krankenhäuser können die 3D-gedruckten Isolierstationen mieten beziehungsweise ein Abonnement abschließen.

Das Unternehmen gibt zu diesem Zeitpunkt an, 100 Isolierstationen pro Tag zu drucken und dabei das Innere in einem Stück zu fertigen. Abschließend werden die Wasser- und Stromanschlüsse, Türen und Fenster installiert. Wenn nicht mehr benötigt, läßt sich das Gebäude einfach recyceln. Hierfür wird es nach Shanghai zurückgebracht, zerkleinert, sortiert, gemahlen und hochtemperaturbehandelt. Anschließend werden die Materialien zu Filamenten für den erneuten Bau von Häusern verarbeitet.


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3D Print Canal House Grafik

3D Print Canal House
(Grafik)

Am Buiksloter-Kanal im Norden von Amsterdam beginnt ein internationales Team Anfang 2014 mit dem Bau eines 3D-gedruckten, typischen Grachtenhauses in Originalgröße – aus Plastikbausteinen, die wie LEGO zusammenpassen. Und natürlich wird es in der Presse als „das erste 3D-gedruckte Haus der Welt“ bezeichnet.

Das von den niederländischen Architekten Hedwig Heinsman und Hans Vermeulen im Büro DUS architects konzipierte und im vergangenen März erstmals öffentlich vorgestellte Projekt 3D Print Canal House wird über 13 Zimmer verfügen, die vor Ort von einem mobilen 3D-Drucker namens KamerMaker XL erstellt werden. Dieser kann Objekte mit einer Größe von bis zu 2,2 x 2,2 x 3,5 m (h) produzieren. Bei dem Hausprojekt erzeugt er große Steine, die sich stapeln lassen. Sie bestehen aus Schichten eines zu 80 % biobasierten Schmelzklebstoffs mit Leinöl als Hauptbestandteil, der von dem deutschen Chemieunternehmen Henkel entwickelt wurde.

Die gestapelten und zusammengesteckten Kunststoffziegel werden dann zum Rahmen für jeden Raum. Da der Bau des Gebäudes voraussichtlich bis März 2017 dauern wird, sollen die verschiedenen Räume aufgrund der jeweils verwendeten unterschiedlichen Konstruktionen und Materialeigenschaften später alle etwas über die Zeit erzählen, in der sie gedruckt werden.

Am Bauort, der als wachsende Ausstellung konzipiert ist und sich schnell zu einer Touristenattraktion entwickelt, sind aktuell 3D-gedruckte Modelle im Maßstab 1:20 zu sehen. Außerdem kann man zuschauen, wenn ganze Werkstücke bis zu einer Größe von 5 m bei einer Geschwindigkeit von 240 mm pro Sekunde ‚live‘ gedruckt werden.

Eigentlich sollte bald darauf der KamerMaker 2.0 zum Einsatz kommen, der über 200 % mehr Bauraum verfügt. Es läßt sich allerdings nicht viel über einen Fortschritt des Projekts finden.

Stattdessen befassen sich DUS architects – nachdem Holland in der ersten Jahreshälfte 2016 turnusmäßig für ein halbes Jahr die EU-Präsidentschaft übernimmt – mit dem Aufhübschen des mobilen Europe Building, das speziell für den feierlichen Auftakt im Hafengebiet von Amsterdam errichtet wird. Das Projekt ist die erste kommerzielle Nutzung eines Produktes aus dem 3D Print Canal House-Projekt.

Den Eingang des an und für sich nüchternen, kistenförmigen Baus bildet eine verglaste Stahlkonstruktion, deren Front mit einer spielerischen, an Segel erinnernden Konstruktion verkleidet ist. Die aus Bioplastik gedruckten Module bauen sich aus runden und quadratischen Teilen auf und versinnbildlichen so auch die Varietät der Europäischen Union.

Urban Cabin

Urban Cabin

Die Konstruktion schafft eine Serie von kleinen Alkoven, welche EU-blaue Sitzbänke – selbstredend ebenfalls im 3D-Drucker hergestellt – beherbergen. Die segelförmigen Ausbuchtungen der Fassade bilden und schützen gemütliche Sitznischen für Besucher und werden in der Nacht von blauem Licht erleuchtet. Das gesamte Material wird am Ende der Präsidentschaft geschreddert und kann dann wieder für weitere Drucke verwendet werden.

Ebenfalls in diesem Jahr wird in Amsterdam eine 8 m2 große Giebelhütte nebst dazugehöriger Badewanne in 3D gedruckt. Die Urban Cabin soll demonstrieren, wie die additive Fertigung Lösungen für vorübergehendes Wohnen oder Katastrophenhilfe bieten kann. Wird die Kabine nicht mehr benötigt, kann sie demontiert und fast alle Materialien wiederverwendet werden.

Im Inneren bietet die kleine temporäre Behausung ausreichend Platz für ein Bett, das sich tagsüber zu einem Sitz zusammenklappen läßt. An der einen Stirnseite befindet sich ein Fenster, während die andere sowohl einen Eingang als auch einen abgestuften Veranda-Sitzbereich integriert. Es gibt zwar keinen Raum für ein Badezimmer, dafür aber eine große 3D-gedruckte Badewanne, die sich im Garten befindet. Die in einem ehemaligen Industriegebiet gelegene Hütte steht nun für kurzfristige Vermietungen zur Verfügung.


Die italienische Firma WASP (World’s Advanced Saving Project; Centro Sviluppo Progetti, CSP srl) ist ein im Jahr 2012 von Massimo Moretti und einer Gruppe junger Designer gegründetes Unternehmen, das konventionelle 3D-Drucker entwickelt, produziert und weltweit verkauft. Moretti läßt sich zudem von der Töpferwespe inspirieren, die ihr eigenes Nest mit Material aus der Umgebung baut – und veranlaßt WASP, auch große 3D-Drucker zu entwickeln, die Häuser aus natürlichen und auf dem Territorium verfügbaren Materialien bauen können, und bei Kosten, die gegen Null tendieren, mit Sonne, Wind und Wasser betrieben werden.

Nach umfangreichen Forschungen wird Ende 2014 der 6 m hohe Drucker BigDelta realisiert, der von drei Personen innerhalb von ein bis zwei Stunde aufgebaut werden kann. Daneben gibt es auch noch eine 4-Meter-Version. Man entscheidet sich für den Delta-Ansatz, weil die drei vertikalen Achsen nur den Extruder bewegen, der immer wieder neu befüllt wird, und daher nur einen geringen Energieverbrauch haben. Der Energiebedarf des Druckers beträgt derzeit etwa 300 W, was mit einer Batterie und ein paar Quadratmetern Sonnenkollektoren perfekt beherrschbar ist.

Der BigDelta, mit einer Druckfläche von 2 x 3 m, kann gut bei Restaurierungseingriffen und beim Bau von Kapitellen und anderen architektonischen Elementen eingesetzt werden. Die Kombination aus Scanner und 3D-Druck eröffnet völlig neue Einsatzmöglichkeiten in der Welt der Restaurierung, weshalb die Firma an einem hochpräzisen Extruder für Beton arbeitet.

WASP BigDelta 12M

WASP BigDelta 12M

Im September 2015 wird erstmals der BigDelta 12M (o. BigDelta WASP) öffentlich vorgestellt, ein 12 m hoher 3D-Betondrucker mit einer Baufläche von 17 x 6 m, der sich besonders für den Häuserbau vor Ort eignet, auch in ärmeren Gegenden. Hierfür wird beispielsweise mit natürlichen Materialien wie Lehm, Stroh und Hanf experimentiert.

Daneben entwickelt WASP verschiedene Extrudertypen für flüssigkeitsdichte Gemische, bei denen die Zustandsänderung des abgeschiedenen Materials durch die Verdunstung eines Lösungsmittels unterschiedlicher Natur, einschließlich von Wasser, erfolgt. Außerdem sind alle Einzelteile bei einer Maximallänge von 3 m relativ leicht transportierbar. Im Oktober wird der riesige Drucker auf der Maker Faire 2015 in Rom gezeigt.

Im März 2016 unterzeichnen Moretti und der Bürgermeister von Massa Lombarda (Ravenna), Daniele Bassi, einen Vereinbarung, um mit dem BigDelta WASP ein umweltfreundliches Dorf mit niedrigem Energieverbrauch zu bauen. Die Gemeinde stellt hierfür eine Grünfläche in einem Industriegebiet der Stadt zur Verfügung. Der Vertrag hat eine Laufzeit von drei Jahren und ist verlängerbar.

Es wird entschieden, das Dorf Shamballa Technological Village zu nennen – nach dem mythologischen Ort, der eine Stadt des Friedens, der Ruhe und des Glücks symbolisiert und in vielen Kulturdokumenten für seine Spiritualität und seinen technischen Fortschritt zitiert wird. Im neuen Shamballa sollen Häuser und vertikale Gemüsegärten in verschiedenen Größen gedruckt werden. Daneben wird es auch ein Labor für kompakte Desktop-Drucker zur Herstellung von Objekten (Möbel, Schmuck, Keramik) geben, und in Zusammenarbeit mit einigen Künstlern werden Kulturprojekte entwickelt.

Nach aufstellen des 12-Meter-Druckers beginnt im Juli der Druck. Das Team arbeitet mit lokal gesammelten Rohstoffen und produziert mit einer Motorhacke und einer Mischmaschine eine Mischung aus Erde und Stroh. Es zeigt sich allerdings, daß man ohne die notwendigen Materialkenntnisse begonnen hatte – als ein plötzlicher und sehr heftiger Regen die bereits geleistete Arbeit zum Einsturz bringt. Eine Recherche erweist, daß schon ein wenig Kalk, nur 5 % des Materials, ausgereicht hätte, um die Dichtigkeit um 35 % zu verbessern. Nun wird 10 % Kalk zugemischt, zusammen mit ein wenig Sand.

Mitte August erreicht der Druck des ersten Rundhauses mit einem Durchmesser von 5 m eine Höhe von 2,7 m, wobei die Lehm- und Strohwand mit rund 40 Tonnen Material gedruckt wird. Die Struktur, die zuvor als kleines Modell gedruckt worden war, besteht aus insgesamt 135 Schichten mit einem durchschnittlichen Gewicht von jeweils 300 kg, wobei die durchschnittliche Zeit zum Erstellen einer Schicht 20 Minuten beträgt. Der ‚Verbrauch‘ wird mit zwei Kubikmetern Wasser und 200 kWh Strom angegeben.

Die Kosten dafür betragen 32 € für Energie, 3 € für Wasser, 10 € für Stroh sowie 3 € für die Benzin-Motorhacke, also insgesamt 48 €. Es ist sogar möglich, noch mehr zu sparen: Durch das Kneten mit den Füßen statt mit der Maschine werden die Energiekosten um 90 % gesenkt.

In der zweiten Phase wird die Mauer auf 4 m angehoben und die Tür und das Dach installiert, doch dann ist erst einmal Pause. Im Januar 2017 erscheint das Projekt noch einmal unter dem Namen Eremo. Es wird als ein Modell der ‚inaktiven‘ Architektur propagiert, da es in der Lage ist, die meisten Energiebedürfnisse durch Apparate zu decken, die Energie zu produzieren, anstatt sie zu verbrauchen. Das Architekturmodell, das auf natürlichen Materialien aus dem Ursprungsgebiet basiert und am Ende seiner Lebensdauer wiederverwendet oder recycelt werden kann, ist zudem abfallfrei.

Helix: The Family Cocoon

Helix: The Family Cocoon

In Zusammenarbeit mit der WASP wird zudem am 3D-Druck mit Zement gearbeitet. Das erste realisierte Projekt, das als „erstes 3D-gedruckte Haus in Asien“ bezeichnet wird, trägt den Namen Helix: The Family Cocoon und ist ein kleiner kreativer Schlafplatz, der die natürliche Struktur einer spindelförmigen Muschel imitiert.

Im Jahr 2016 wird auch das Maker Economy Starter Kit veröffentlicht, das in einem einzigen Container untergebracht ist und einen mobilen Technologiepark für den 3D-Baudruck bildet. Es enthält das gesamte von WASP bis heute entwickelte Design- und Konstruktionssystem im architektonischen Maßstab – sowie eine Gruppe von Open-Source-Projekten für den Bau autarker Wohnmodule, die in der Lage sind, alle primären Bedürfnisse des Menschen zu erfüllen: Heim, Nahrung, Energie, Gesundheit, Arbeit und Kultur.

Im März 2017 werden WASP 3D-Drucker verwendet, um den organisch inspirierten großen Trabeculae-Pavillon zu drucken, der auf der Mailänder MADE Expo 2017 ausgestellt wird. In der Anatomie ist Trabekel der Name für Knochenbälkchen, d.h. feine Strukturen aus Knochengewebe, die die Knochenmikrostruktur bilden. Der Pavillon wird am Architecture Computation Technology Lab (ACTLAB) des Politecnico di Milano designt, um das revolutionäre Potential von Computer Aided Design (CAD) und 3D-Druck für Konstruktionen zu zeigen.

Der Prototyp der Leichtbauarchitektur ist das Ergebnis der Doktorarbeit von Roberto Naboni, die sich auf biologische Modellen und den Einsatz von Additiver Fertigung konzentriert, um eine Reduzierung der Materialressourcen zu ermöglichen. Gemeinsam mit Prof. Ingrid Paoletti studiert er hierfür die innere Knochen-Mikrostruktur und entwickelt Algorithmen, die es erlauben, dreidimensionale Strukturen unterschiedlicher Topologie und Größe mit einer Genauigkeit von einem Zehntel Millimeter zu erzeugen.

Das organische Design mit kontinuierlichen Variationen in Größe, Topologie, Ausrichtung und Querschnitt, das die Materialeffizienz maximiert, wird in dem Filament repliziert, aus dem der Pavillon hergestellt ist, den Naboni zusammen mit einem Team von Spezialisten für experimentelles Design und Konstruktion entwirft und entwickelt.

Der Herstellungsprozeß der Bauteile des großformatigen Bogens erfolgt aus einem hochbeständigen Biopolymer und geschieht mittels einer Farm aus fünf WASP-Druckern (vier Delta WASP 4070 und ein Delta WASP 60100), die in einem kontinuierlichen Produktionsprozeß eine hohe Genauigkeit liefern können. Die Synergie von Design-, Material- und Fertigungstechnologien ermöglicht eine innovative Konstruktionstechnik auf Basis eines additiven Verfahrens, die architektonische Formen mit belastungsgerechter Materialorganisation aufbaut.

Im Juli 2018 gibt WASP die Fertigstellung des 7,5 x 6,0 x 3,6 m großen Trabeculae Pavillon bekannt, nachdem die Drucker in den Labors der Abteilung ABC des Politecnico di Milano – wo der Pavillon auch seinen festen Standort findet – kombiniert 4.352 Stunden lang gearbeitet hatten. Die lastabhängige Hülle setzt sich aus 352 Komponenten mit einer Gesamtfläche von 36 m2 zusammen und wiegt 335 kg.

Anfang Oktober präsentiert die Firma den Crane WASP, der als „unendlicher 3D-Drucker“ bezeichnet wird und dessen Einzelpreis bei 132.000 € beginnt. An dem kollaborativen 3D-Drucksystem, das Häuser drucken kann, hatte das Unternehmen zwei Jahre lang gearbeitet.

Es interpretiert die klassischen Baukrane aus Sicht der digitalen Fertigung neu, da es aus einer Hauptdruckereinheit besteht, die je nach Druckbereich und damit den Abmessungen der architektonischen Struktur in unterschiedlichen Konfigurationen zusammengestellt werden kann. Die Druckfläche des Einzelmoduls hat einen Durchmesser von 6,6 m bei einer Höhe von 3 m.

Die Weiterentwicklung ermöglicht es, die mechanischen Abmessungen des Druckers zu reduzieren und gleichzeitig einen großen Druckbereich beizubehalten. Der Crane WASP wird mit den gleichen modularen mechanischen Komponenten erstellt, aus denen die Aluminiumstruktur des Big Delta 12M besteht, und ist ein schnelles und effizientes Werkzeug, das für einen einfachen Transport demontiert und wieder zusammengebaut werden kann.

Gaia

Gaia

Während der Veranstaltung wird auch die Fallstudie von 2018 vorgestellt: Gaia. Dies ist das erste Modul aus Schlamm und Reisabfällen wie Stroh und Reisschalen, das jemals mit der 3D-Drucktechnologie realisiert wird. Und auch das erste lebende Beispiel, das mit dem WASP Crane gedruckt wird. Das Mauerwerk ist komplett in 3D gedruckt und das Design der Wand mit Rillen und Isolierung verleiht Gaia eine sehr hohe Energieeffizienz.

In den Wänden werden Hohlräume gedruckt, um eine bessere Belüftung und Energieeffizienz zu erreichen. Zur besseren Isolierung werden die Hohlräume anschließend mit Reisschalen gefüllt. Das 30 m2 große Gebäude in Shamballah wird im November in nur zehn Tagen – einschließlich etwa 100 Stunden Druckzeit – fertiggestellt und beweist in den Folgemonaten, daß es auch verschiedenen schlechten Wetterbedingungen standzuhalten vermag. Die Kosten betragen nur 1.100 €.

Im März 2019 teilt WASP mit, daß man mit dem Institute for Advanced Architecture of Catalonia (IAAC) in Barcelona bei einem Projekt zusammenarbeitet, um mit 3D-Druckern tragende Strukturen aus Lehm anzufertigen. Das Projekt ist Teil des Open Thesis Fabrication Programms des IAAC, welches sich darauf konzentriert, wie der 3D-Druck in der Bauindustrie verwendet werden kann.

Das Team erstellt mit dem WASP Crane den Prototypen einer 3D-gedruckten Wand mit integrierter Treppe. Die Wand ist 40 cm dick und verfügt über eingearbeitete Holzelemente, welche die Treppenstufen stützen. Der Druck dauert insgesamt 40 Stunden, mit einem Materialverbrauch von über 2 m3.

TECLA (Grafik

TECLA (Grafik)

Die nächste Meldung stammt vom November und betrifft eine weitere Kooperation. Diesmal tut sich WASP mit dem Büro Mario Cucinella Architects zusammen, um eine besonders innovative 3D-gedruckte Wohnung zu bauen, die zu 100 % aus wiederverwendbaren Materialien besteht. Das Gesamtdesign umfaßt Wärmedämmung, Belüftung und Wassersammlung in einer einzigen Struktur. Das Projekt ist inspiriert von dem 1972 erschienenen Roman Invisible Cities des italienischen Autors Italo Calvino, der von einer Stadt im kontinuierlichen Bau spricht.

Der erste Prototyp namens TECLA – ein Schachtelwort aus Technology und clay (Ton) – befindet sich seit September im Bau. Der Prozeß beginnt mit einer Grabungs- und dann einer Mischphase, in der das lokale Bodenmaterial mit Wasser und Zusatzstoffen vermischt wird, bevor der Bau beginnt, bei dem der Crane WASP eingesetzt wird. Das endgültige Gebäude mit seiner gerippten Außenseite wird dann als funktionale Fallstudie für ein netzfernes Wohnmodell dienen.

Es besteht aus zwei Grundmodulen mit einer Gesamtfläche von 60 m2 und einer maximalen Höhe von 4,2 m. Das Haus verfügt über ein Wohnzimmer, ein Schlafzimmer, ein Badezimmer, eine Eingangstür und ein Dachfenster. Der Innenausbau und die Möbel werden speziell angepaßt, einschließlich der Teile, die mit 3D-Druck und lokal beschafftem Holz hergestellt werden, wie das Bett und die Küchentheke.

Die Kuppelform des TECLA bildet eine effektive Möglichkeit, das Gebäude zu umschließen, ohne daß während des Bauprozesses Stützstrukturen erforderlich sind. Obwohl fensterlos, wird der Eingang durch eine verglaste Tür in einem großen Spitzbogen markiert. Auf dem Dach sind an der engsten Stelle große kreisrunde Oberlichter angebracht, die den ganzen Tag über Lichteinfall in den Raum ermöglichen. Darüber hinaus ist das Design so entwickelt worden, daß es leicht an verschiedene Standorte und klimatische Bedingungen angepaßt werden kann.

Als der Bau im Mai 2021 abgeschlossen wird, kann eine Druckzeit von 200 Stunden angegeben werden, in denen aus 60 m3 Naturmaterialien 350 Schichten von 12 mm Dicke aufgebracht worden sind., bei einem Energieverbrauch von weniger als 6 kWh. Als nächstes beabsichtigen WASP und Mario Cucinella Architects, ein ganzes intelligentes Dorf aus 3D-gedruckten Häusern zu bauen.

Darüber hinaus arbeitet WASP mit der Fluxus-Künstlerin Alison Knowles zusammen, um im Sommer die „weltweit erste 3D-gedruckte bewohnbare Skulptur“ zu schaffen. Das House of Dust ist eine von zehn temporären Skulpturen, die in der Ausstellung tinyBE: Living in a sculpture des Museums Wiesbaden zu sehen sind. Und diese hier hat eine ganz besondere Geschichte.

‚A House of Dust‘ ist ursprünglich ein Gedicht, das 1967 von Knowles und James Tenney mit Hilfe eines Siemens 4004 Computers geschaffen wurde. Knowles erstellte Wortlisten, die Attribute von Häusern beschreiben. Die Wörter wurden dann in die Computerprogrammiersprache Fortran übersetzt, und der Computer durfte Wortkombinationen ausspucken. Eine der vielen Iterationen des Gedichts lautet (übersetzt):

„Ein Haus aus Staub / auf offenem Boden / von natürlichem Licht beleuchtet / von Freunden und Feinden bewohnt / Ein Haus aus Papier / zwischen hohen Bergen / mit natürlichem Licht / von Fischern und Familien bewohnt.“


Ein Jahr später wird das computergenerierte Gedicht in eine physische Struktur umgewandelt, als Knowles ein Guggenheim-Stipendium für den Bau eines Hauses in Chelsea, New York, erhält. Diese Architektur wird später zerstört, dann restauriert und ins California Institute of the Arts in Burbank verlegt, wo Knowles von 19701972 Lehrbeauftragte ist – und ihre Klassen gerne in dem Haus unterrichtet. Nun, im Jahr 2021, wird die Struktur erneut gebaut bzw. mit der Crane WASP-Technologie gedruckt, wofür TinyBE – eine globale Plattform für künstlerische Visionen zur Gestaltung eines nachhaltigen Lebens – eine erfolgreiche Crowdfunding-Kampagne organisiert.

Der resultierende 16 m2 große Bau, dessen Druck 50 Stunden dauert, ist 2,5 m hoch und mit einem Fernseher und einem Doppelbett zum Übernachten ausgestattet, was über die Website tinybe.org gebucht werden kann. Dem Unternehmen zufolge ist das neue House of Dust das „erste und einzige temporäre, lebenswerte und nachhaltige Kunstwerk, das vollständig auf Basis natürlicher Materialien in 3D gedruckt ist.“

 

Weiter mit dem 3D-Druck in der Architektur ...