Willkommen in der Zukunft

Willkommen in der Zukunft

Indiens erstes 3D-Druck-Haus wurde Anfang des Jahres eingeweiht. Das Haus steht in Chennai auf dem Campus des Indian Institute of Technology (IIT) Madras und wurde von einem Startup entwickelt, das von einem ehemaligen Institutsstudenten gegründet wurde. Wir erläutern, wie diese neuartige Technologie den Wohnungsbau in Indien revolutionieren kann

Nirmala Sitharaman, indische Unionsministerin für Finanzen und Unternehmensangelegenheiten, weihte bei einer virtuellen Veranstaltung am 27. April 2021 das erste 3D-Druck-Haus des Landes ein. In Indien besteht grundsätzlich die Notwendigkeit, die wachsende Bevölkerung im Infrastrukturbereich zu unterstützen, und in Anbetracht der steigenden Baukosten ist der Erfolg von 3D-Druck-Häusern ein Hoffnungsschimmer. Nachdem diese Technologie allerdings noch in den Kinderschuhen steckt, wird es einige Zeit dauern, bis sie als Standardlösung eingesetzt werden kann.

Die Idee

Bei der Planung des 3D-Druck-Hauses durch Tvasta Manufacturing Solutions, einem Startup, das von IIT-Madras-Ehemaligen gegründet wurde, sollte diesen Problemen Rechnung getragen werden. Damit soll die Entwicklung der indischen Bauindustrie durch einheimische Technologien wie ‚3D-Betondruck‘ neu ausgerichtet werden, indem die größten Schwierigkeiten des Sektors – wachsende Bevölkerung, beschleunigte Urbanisierung, steigende Kosten, hohe Abhängigkeit von Arbeitskräften, Abfallentstehung und Umweltverschmutzung – überwunden werden können.

Was ist 3D-Betondruck

Einfach ausgedrückt ist der ‚3D-Betondruck‘ eine automatisierte Herstellungsmethode für die Konstruktion dreidimensionaler Strukturen (in allen realisierbaren Größen). Bei der Technik wird ein 3D-Betondrucker verwendet, der eine computerisierte zweidimensionale Design-Datei des Benutzers akzeptiert und mittels Schichttechnik eine 3D-Struktur herstellt, indem er fließfähiges, betonähnliches Material ausgibt. Zusätzlich zur Entwicklung des Druckers hat Tvasta auch die Druckmaterialzusammensetzung für die Herstellung der Struktur sowie die Software, die mit dem Drucker ‚spricht‘, konzipiert, was den Betrieb optimiert und die Umsetzung physischer Designs ermöglicht, und anwendungsspezifische Druckstrategien für verschiedene physische Elemente entwickelt. Die Technik des ‚3D-Betondrucks‘ ist eine optimale Alternative und ein substanzielles Tool, das die Baubranche nutzen kann, um die Voraussetzungen zu erfüllen, die durch die Nachfrage entstanden sind.

Die Herausforderungen

Die größte Herausforderung beim Bau des 3D-Druck-Hauses am IIT Madras war der Ausbruch der globalen Pandemie, der einen erheblichen zeitlichen Rückschlag für Bauaktivitäten bedeutete. Nach der ursprünglichen Planung sollte der Bau des Hauses im März/April 2020 beginnen und innerhalb eines Monats fertiggestellt sein. Da aufgrund der Lockdown-Einschränkungen in Indien jedoch die Betriebe stillstanden und es in der Folge zu massiven Lieferkettenstörungen kam, begann der physische Bau erst nach der Bekanntgabe der Lockdown-Lockerungen. Des Weiteren überschwemmte der Zyklon Nivar im November 2020 Chennai, was den Prozess noch zusätzlich erschwerte. Trotz aller Engpässe führten das Engagement und die Hartnäckigkeit des Teams jedoch zur physischen Umsetzung auf der Grünanlage des IIT Madras-Campus in Chennai. Der Bau des 3D-Druck-Hauses war im Dezember 2020 innerhalb eines Monats ab Baubeginn abgeschlossen.

Praktischer Einsatz

Da das 3D-Druck-Haus ein technologisch unterstütztes Projekt ist, bietet es eine höhere Praxistauglichkeit und Lebensqualität, verglichen mit konventionell gebauten Häusern. Einige der wichtigsten Vorteile:

1. Durch 3D-Betondruck können Häuser auch im großen Maßstab ohne zusätzliche Kosten individuell angepasst werden. Das heißt, Design und Merkmale der Konstruktion können je nach Anforderungen und Komfortwünschen der Bewohner ausgewählt werden.
2. Durch 3D-Druck kann spezifische Wärmeleitfähigkeit und Akustik für Räume erreicht werden. So können beispielsweise in wärmeren Klimazonen kühlere Räume gebaut werden, wodurch Kühlausrüstung überflüssig wird. Genauso können mithilfe dieser Technik Konstruktionen mit guter Akustik für mehr Privatsphäre gebaut werden.
3.  Bei den Konstruktionen selbst kann die Rohstoffkombination passend für die 3D-Druck-Wände und Strukturen in unterschiedlicher Stärke ausgewählt werden (je nach Beanspruchung und Belastung der Wand/des Gebäudes). Dies führt zu hochwertigeren Gebäuden und kann die Gesamtlebensdauer verlängern.

Die Zukunft

Die zentrale Erkenntnis aus dem erfolgreichen Bau eines 3D-Druck-Hauses in Indien ist, dass technologische Konzepte wie ‚Automatisierung‘ und ‚Digitalisierung‘ für die Bauindustrie sehr gut erreichbar sind. Diese Technologien ergänzen nicht nur die normativen Aktivitäten der Branche wie die Fertigstellung einer Struktur, sondern bieten noch weitere Vorteile wie eine mögliche Senkung des CO2-Fußabdrucks des gesamten Bauprozesses, eine Reduzierung der manuellen Arbeit (durch ungelernte Arbeitskräfte, was während Covid-19 besonders relevant war, als kritische Bau- und Zivilprojekte durch den Arbeitskräftemangel beeinträchtigt wurden) sowie potenziell niedrigere Baukosten. Darüber hinaus können die Konzeptionen ohne zusätzlichen Kostenaufwand sowohl auf Leistungsfähigkeit wie auch auf Funktion ausgerichtet werden. Dies ermöglicht individuelle Anpassungen und Personalisierungen. Die Zukunft für die Technologie des 3D-Drucks im Bauwesen sieht rosig aus. Insbesondere die Wachstumskurve dieser aufstrebenden Technologie mit garantierten Allround-Ergebnissen ist vielversprechend und bietet größtmögliche Vorteile durch weitere Optimierung des Technologierahmens. Schnellere Entwicklungen, die zu erheblich kürzeren Bauzeiten führen, die Realisierung organischer und parametrischer Designs, eine mögliche Senkung der Baukosten um bis zu 30 Prozent, die Verwendung umweltfreundlicher Materialien und der unvermeidbare Übergang zu umweltfreundlichem/nachhaltigem Bauen sind nur einige der Vorzüge, die diese Technologie zukünftig bieten kann. Auch wenn es sich um eine junge Technologie handelt, basiert der 3D-Druck im Bauwesen bemerkenswerterweise auf der Annahmebereitschaft und einfacher Implementierung. Abzuwarten bleibt, wie zügig und effizient wir diese Technologie in ihrer Ganzheit umsetzen.