3D-gedruckte Architektur: Unsere Top-Auswahl
Architektur wird im Lexikon wie folgt definiert „Die Kunst, Gebäude zu errichten“: Ob Häuser, Büros, Brücken oder Schulen – diese Kunst wird stark von neuen Technologien beeinflusst. Architekten sind auf der Suche nach innovativen Strukturen, sowohl in Bezug auf das Design als auch auf die Energieeffizienz – bekanntlich ist dies in unserer heutigen Gesellschaft zu einem zentralen Thema geworden. Zu den neuen Technologien, die zum Einsatz kommen, gehört natürlich auch die additive Fertigung. Laut einer von Grand View Research veröffentlichten Studie wird das jährliche Wachstum in der Baubranche von 2023 bis 2030 101,9 % betragen. Entwürfe können durch 3D-gedruckte Architektur individuell gestaltet werden, durch den Einsatz von weniger Material können erhebliche Ressourcen eingespart werden und komplexe Formen, die zuvor als unmöglich galten, können in Rekordzeit erstellt werden. Wir möchten Ihnen einige Projekte vorstellen, die Architektur und 3D-Druck miteinander verbinden, damit Sie sich ein Bild davon machen können, welche Möglichkeiten die Technologie heute bietet!
Die Metallbrücke von MX3D
Im Jahr 2015 stellte das niederländische 3D-Druckunternehmen MX3D in Amsterdam die MX3D-Brücke vor. Diese 12 Meter lange, voll funktionsfähige Brücke aus Edelstahl wurde von einem 6-Achsen-Roboter hergestellt, der Metallstäbe extrudiert und Schicht für Schicht verschweißt. Sie überquert den Oudezijds Achterburgwal, eine der bekanntesten Grachten der Hauptstadt. Die Brücke verfügt über ein integriertes Sensornetzwerk zur Messung von Strukturelementen und Umgebungsfaktoren, damit die Ingenieure die Qualität der Brücke überwachen können. Darüber hinaus werden diese Faktoren in einen „digitalen Zwilling“ der Brücke eingegeben, so dass die Arbeiter die Brücke bei Bedarf modifizieren können und Informationen für künftige 3D-Druckprojekte erhalten.
Das zu 100 % grüne Gebäude von WASP namens TECLA
Das italienische Unternehmen WASP ist für viele Projekte zuständig, die mit 3D-gedruckter Architektur zusammenhängen. Im Jahr 2016 kündigte es an, die Häuser eines experimentellen italienischen Dorfes namens Shambalha mithilfe der additiven Fertigung errichten zu wollen. Zuletzt hat WASP ein zu 100 % umweltfreundliches Haus aus recycelbaren Materialien in 3D gedruckt. Das TECLA genannte Gebäude wurde entworfen, um die Klimakrise durch die Bereitstellung von kohlenstoffarmen Wohnungen anzugehen. Für den Bau verwendete das italienische Unternehmen das modulare 3D-Drucksystem Crane WASP The Infinity. Außerdem plant das Unternehmen den Bau von vollständig 3D-gedruckten Wohngebäuden. Dabei werden unter anderem neue Materialien verwendet und das Projekt soll zukünftig als Fallstudie dienen.
Die zu 100 % umweltfreundlichen Häuser von WASP namens TESLA (Bild: WASP)
3D-gedrucktes Schulgebäude in Madagaskar
Wie der 3D-gedruckte Architektur für die Umsetzung von Projekten einer Non-Profit-Organisation genutzt werden kann, zeigt das Beispiel eines additiv gefertigten Schulgebäudes in Madagaskar. Hinter dem Projekt steckt die Initiative von Maggie Grout, welche im Jahr 2015 Thinking Huts ins Leben gerufen hat. 7 Jahre später wurde die erste 3D-gedruckte Schule in Madagaskar errichtet. Beim Vorhaben sollte die Flora und Fauna möglichst verschont und die Optik des Gebäudes an die Natur angepasst sein. Inspiriert von der Bienenwabe wurde das Gebäude aus Zement mit einem zwei Meter großen Hyperion Robotics Roboterarm gefertigt. Es handelt sich um ein einstöckiges Gebäude, das Platz für 137 Schüler bietet und bei Bedarf um weitere “Pods” erweitert werden kann.
Bild: Thinking Huts
Die erste 3D-gedruckte Moschee
Eines der interessantesten Projekte dieses Jahres, das weltweit die Runde machte, war die erste 3D-gedruckte Moschee der Welt. Das Projekt stammt aus Dubai und wird von der Abteilung für islamische Angelegenheiten und karitative Aktivitäten (Iacad) der Regierung der Vereinigten Arabischen Emirate betreut. Der Baubeginn ist für Oktober dieses Jahres geplant, und die Moschee soll bis 2025 fertiggestellt sein. Die Moschee wird eine Ausdehnung von 2.000 Quadratmetern haben und Platz für 600 Gläubige bieten.
Für den Bau der 3D-gedruckten Architektur wird ein robotergestützter 3D-Drucker eingesetzt, der in der Lage ist, Materialien mit einer Geschwindigkeit von zwei Quadratmetern pro Stunde zu drucken. Der Bau des Gebäudes wird nur vier Monate in Anspruch nehmen, während es etwa ein Jahr dauern wird, bis die Einrichtung fertiggestellt ist. Es ist noch nicht bekannt, wer die für den Bau der Moschee benötigte Technologie zur Verfügung stellen wird, während das verwendete Material den durchgesickerten Informationen zufolge eine Mischung aus Zement und Metall sein wird. Mit dem Entwurf des Bauwerks wurde das Architekturbüro JT & partners beauftragt. Das gesamte Projekt ist Teil des Plans der emiratischen Regierung, bis 2025 25 Prozent der Gebäude mit 3D-Druck zu bauen.
Vorschaubild der ersten vollständig in 3D gedruckten Moschee der Welt (Bild: Iacad)
Ein Hotel in Texas
Campen Sie stilvoll mit diesem Sunday Homes-Projekt des texanischen Unternehmens ICON: Es wird das texanische Hotel El Cosmico auf einem 62 Hektar großen Gelände neu gestalten, das aus Zwei-, Drei- und Vierbetthäusern mit einer Fläche von 1.200 bis 2.200 Quadratmetern bestehen wird, die mit 3D-Druck aus Beton hergestellt werden. In Zusammenarbeit mit dem Architekturbüro BIG (Bjorke Ingels Group) und der Gastgewerbeexpertin Liz Lambert werden organische Formen und kreisförmige Geometrien in Kombination mit einer von der natürlichen Umgebung inspirierten Farbpalette eingesetzt. Das Projekt in der Wüste des Landes wird im Sommer 2023 eröffnet und kann reserviert werden.
Bild: ICON
Ein kugelförmiges Haus
Serendix, ein 3D-Druckunternehmen, hat es geschafft, in nur 23 Stunden und 12 Minuten ein kugelförmiges Haus in Japan zu bauen. Obwohl die Innenstruktur nur 10 Quadratmeter groß ist und das Betongerüst 20 Tonnen schwer ist, unterliegt die kleine Grundfläche nicht den japanischen Bauvorschriften. Das Haus hat aus diesem Grund verstärkte Wände, die es isolieren, um die Erdbebenvorschriften des Landes zu erfüllen. Die 3D-gedruckte Architektur wurde so konzipiert, dass es trotz der geringen Größe transportabel ist, um den Bedarf an Notunterkünften zu decken.
Bild: Serendix
House Zero von ICON
2022 gab das 3D-Druck Bauunternehmen ICON den Bau vom House Zero bekannt. Das Gebäude wurde in Zusammenarbeit mit Lake|Flato Architects errichtet und zeichnet sich durch das besondere Design aus. So hat das Haus gebogene Wände, welche nicht nur strukturell effizienter sind, sondern auch einen natürlicheren Eindruck im Haus vermitteln. Da es den Architekten wichtig war, einen Bezug zur Natur herzustellen, wurde das House Zero nach biophilen Prinzipien gebaut, was bedeutet, dass das Design mit der Natur verbunden wird. Ebenfalls wurde das Thema Nachhaltigkeit in den Vordergrund gerückt. Zum einen geschah dies durch den 3D-Druck selbst, da die Technologie Zeit, Abfall und Kosten im Bauprozess spart. Doch auch das verwendete Material trug dazu bei: die Wände wurden aus Lavacrete gefertigt, welches laut ICON die Wärmeübertragung im Haus verlangsamt.
Bild: ICON
Das Viliaprint-Projekt
Villaprint ist ein französisches Projekt, in dessen Rahmen die ersten fünf vollständig zertifizierten 3D-gedruckten Betonhäuser in der Stadt Reims gebaut und eingeweiht wurden. Das im Jahr 2018 gestartete Projekt wurde im Juni 2022 abgeschlossen und die ersten Mieter konnten einziehen. Dank des 3D-Drucks, der für einen Teil der Konstruktion verwendet wurde, konnten diese Häuser in 12 statt 16 Monaten fertiggestellt werden. Sie präsentieren modernste Architektur im Rahmen des sozialen Wohnungsbaus und können nun im Öko-Viertel Réma’Vert© der Stadt gemietet werden.
Coste Architectures war für den Bau verantwortlich, während XtreeE, ein Unternehmen, das 3D-Drucksysteme für die Bauindustrie entwickelt und herstellt, und das Bauunternehmen Demathieu Bard mit der Ausführung beauftragt wurden.
Der 3D-gedruckte Hauskomplex von Viliaprint (Bild: Coste Architectures)
Aufnahmestudio mit intelligenter LED-Beleuchtung
Dem Wiener Designer Philipp Aduatz ist es gelungen, das erste 3D-gedruckte Filmaufnahmestudio mit intelligenter LED-Beleuchtung zu schaffen. In seinem kreativen Prozess verbindet Philipp Aduatz traditionelle Handwerkstechniken und Konzepte mit modernsten Werkzeugen wie dem 3D-Druck. Für dieses Projekt arbeitete Aduatz mit Dominik Freynschlag und dem Beton-3D-Drucker-Hersteller incremental3d zusammen, um mit Hilfe des Beton-3D-Drucks eine Struktur mit komplexer Geometrie und Stärke zu schaffen. Bei dieser Produktion wurde eine Betonwand mit einer Breite von 630 cm, einer Tiefe von 330 cm und einer Höhe von 230 cm mit einem Hauptbeleuchtungssystem versehen, das aus 14 LED-Streifen besteht und horizontal in vorgefertigte Fugen eingesetzt wurden. Die Beleuchtung wird im RGB-Farbraum gesteuert, der es ermöglicht, Farben und Farbverläufe in zahlreichen Kombinationen zu ändern. Das Endergebnis ist ein Raum mit durchgehend gleichmäßiger Beleuchtung.
Ein 3D-gedruckter Pavillon
Dieser 3D-gedruckte Pavillon wurde in Mexiko mit dem Ziel errichtet, drei grundlegende Ideen miteinander zu verbinden: neue Technologien, Handwerkskunst und Recycling. Das Projekt wurde dank der Zusammenarbeit eines Ingenieurteams von Digital Structures MIT, der internationalen Organisation New Story und Échale, einem mexikanischen Sozialunternehmen, das Wohnlösungen durch die integrale Entwicklung von Gemeinden anbietet, realisiert. Es verfügt über eine horizontale Dachstruktur, die das bestehende Balken- und Gewölbesystem optimiert, um durch die Verringerung des Materialverbrauchs bei den vorgefertigten Stahlbetonträgern mehr Nachhaltigkeit zu erreichen. 3D-gedruckte Lehmblöcke werden als lose Schalung zwischen die Balken gelegt, um das Gießen der oberen Platte zu ermöglichen. Die Verwendung lokaler, aus dem Boden gewonnener Materialien macht das Projekt nicht nur kostengünstiger, sondern reduziert auch den CO2-Fußabdruck. Letztendlich stellt diese Installation eine Zusammenarbeit zwischen Industrie, Sozialunternehmen und Hochschulen dar und ist ein Beispiel für eine umweltbewusstere gebaute Umwelt.
Das günstige 3D-gedruckte Haus von 3DCP
Die in Dänemark ansässige 3DCP-Gruppe hat ein architektonisches Projekt realisiert, das aus einem 3D-gedruckten Haus aus Beton besteht. Das kleine Haus mit einer Fläche von nur 37 m2 ist mit allen notwendigen Annehmlichkeiten ausgestattet und soll so erschwinglich wie möglich sein. Um das Projekt zu realisieren, wurde mit dem Unternehmen COBOD, welches modulare 3D-Drucker herstellt, und Saga Space Architects zusammengearbeitet. Ziel des Einsatzes der additiven Fertigung bei der Herstellung dieses kleinen Hauses war es, die Struktur schneller, umweltfreundlicher und optimaler zu bauen und gleichzeitig den Material- und Arbeitsaufwand zu verringern. Während das äußere Design des Gebäudes aus Beton besteht, ist das Innere von warmem Holz geprägt, das die nordischen Architekturtraditionen widerspiegelt.
Bild: 3DCP
TOVA, ein mit lokaler Erde 3D-gedruckter Prototyp
Ein weiteres innovatives Architekturprojekt, das additive Fertigung und Nachhaltigkeit verbindet, ist TOVA. Dieser 3D-gedruckte Prototyp eines Wohnhauses wurde in den Außenbezirken von Barcelona, Spanien, entwickelt. Er wurde von einem Team des 3dPA-Graduiertenforschungsprogramms der IAAC entwickelt und aus lokalem Lehm, Erde und Wasser hergestellt. Alle für den Druckprozess verwendeten Materialien stammen aus einem Umkreis von höchstens 500 m um das Projektgebiet. Was die Bauzeit betrifft, so wurde TOVA in nur 2 Monaten entwickelt, was die Vorteile des 3D-Drucks in Bezug auf die Herstellungszeiten verdeutlicht. Mit einer Grundfläche von 9 m2 ist das geschlossene Innere der Wohnung bewohnbar, wetterfest und an das Klima der Region angepasst. Mehr über dieses Projekt erfahren Sie in dem unten stehenden Video:
Eine 3D-gedruckte Straßenbahnüberdachung in Prag
Das Warten auf öffentliche Verkehrsmittel kann sehr zeitaufwändig sein und den Witterungsbedingungen ausgesetzt zu sein, ist das Letzte, was die Fahrgäste wollen. Abhilfe schaffen hier Bus- und Straßenbahnwartehallen, in denen die Fahrgäste geschützt sitzen können. Aber wussten Sie, dass diese auch im 3D-Druckverfahren hergestellt werden können? Zumindest ist das in der Tschechischen Republik der Fall, wo 2022 zum ersten Mal eine 3D-gedruckte Straßenbahnwartehalle vorgestellt wurde. Mit Hilfe von 3D-Robotern und verschiedenen Betonsorten fertigte So Concrete diese 3D-gedruckte Wartehalle, bestehend aus einer Sitzbank und Informationstafeln, an der Straßenbahnhaltestelle Výstaviště in Holešovice, Prag. Nach Angaben des Unternehmens konnten durch den Einsatz des 3D-Drucks bis zu 60 % des Materials eingespart und die Herstellung beschleunigt werden, insbesondere die Bank wurde in nur 36 Stunden gedruckt.
Bild: So Concrete
Der erste 3D-gedruckte Pool
Wenn wir über Architektur sprechen, sind damit natürlich nicht nur Brücken und Gebäude gemeint, so beeindruckend sie auch sein mögen. Werfen Sie einen Blick auf das nächste Beispiel: den weltweit ersten 3D-gedruckten Pool aus Glasfasern. Der von San Juan Pools gebaute Pool befindet sich in Florida und wurde aus wiederverwertbarem Material 3D-gedruckt, was ihn umweltfreundlich macht. Das Unternehmen arbeitete bei der Herstellung des Pools mit Alpha Additive zusammen und verwendete dazu einen großen, speziell angefertigten 3D-Drucker sowie ein spezielles Vinyl Esther Resin und Glasfaser. Die erste Version des Pools mit dem Namen Baja Beach Model misst 12 x 25 Fuß und hat eine Tiefe von 3 Fuß. Außerdem hat die Fassade ein 12 Fuß langes Acrylglasfenster, und im hinteren Teil befindet sich ein separater Whirlpoolbereich. Das Unternehmen wies darauf hin, dass der 3D-Druck nicht nur zur Senkung der Arbeits-, Zeit- und Produktionskosten beiträgt, sondern auch eine bessere Anpassung an die Bedürfnisse der Kunden ermöglicht.
Bild: San Juan Pools
Eine Brücke für die Olympischen Spiele
Im vergangenen Oktober wurde das Konsortium Freyssinet / Lavigne & Cheron Architects / Quadric / XtreeE / LafargeHolcim mit der Planung und dem Bau einer 3D-gedruckten Brücke in der Region Paris beauftragt. Mit einer Länge von 40 Metern soll die Brücke pünktlich zu den Olympischen Spielen 2024 fertig sein und im Norden der französischen Hauptstadt installiert werden, wo das Olympische und Paralympische Dorf entstehen wird. Das französische Start-up XtreeE wird für den Beton-3D-Druck dieser ersten Pariser Brücke, genauer gesagt für deren Tragwerk, verantwortlich sein.
Das digitale Modell der 3D-gedruckten Brücke. (Bildnachweis: Lavigne & Cheron Architectes)
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