Das Team für digitale Gebäudetechnologien der ETH Zürich hat Airlements vorgestellt, eine einzigartige architektonische Lösung für langlebige und nachhaltige Architektur. Airlements nutzt die formlose Fertigung und eine großflächige robotergestützte 3D-Drucktechnologie, die gemeinsam mit der FenX AG entwickelt wurde. Die Studie nutzt 3D-gedruckte Mineralschäume auf Geopolymerbasis, um leichte, isolierte Bauteile mit Vorteilen hinsichtlich Materialnutzung, Arbeitseffizienz und Kosteneffizienz herzustellen. Die ETH Zürich recycelt Industrieabfälle für 3D-gedruckten Mineralschaum und zielt darauf ab, die Tragfähigkeit und Präzision des 3D-Druckverfahrens zu erhöhen.
Das Team „Digitale Gebäudetechnologien“ der ETH Zürich präsentiert Airlements, eine architektonische Option für nachhaltiges und langlebiges Bauen. Das Forschungsprojekt nutzt 3D-gedruckte, auf Geopolymeren basierende Mineralschäume zur Herstellung leichter, wärmegedämmter Bauelemente, die Baumaterialien, Arbeitsaufwand und Kosten einsparen können.
Diese recycelten Industrieabfallteile können mit Schaum vergossen und mit einer Schutzschicht aus zementfreiem Gips überzogen werden. Dadurch weisen sie einen geringeren CO2-Fußabdruck auf als Schaumkunststoff oder Schaumbeton. Die isolierenden, individuell geformten Blöcke mit Hohlräumen lassen sich zu einem zwei Meter hohen monolithischen System für nichttragende Wände zusammenfügen.
Airlements nutzt formlose Fertigung mittels einer großflächigen, robotergestützten 3D-Drucktechnologie, die an der ETH Zürich in Zusammenarbeit mit der FenX AG entwickelt wurde . Der Prototyp besteht aus vier hohlen Schaumstoffsegmenten mit einem Gewicht von jeweils etwa 25 kg, die gedruckt und anschließend eine Woche lang bei einer kontrollierten Temperatur von 20–28 °C und einer relativen Luftfeuchtigkeit von 20–70 % ausgehärtet wurden.
Dadurch war keine energieintensive Verarbeitung notwendig , was eine Verbesserung gegenüber der vorherigen Studie der ETH Zürich mit zementfreien Mineralschäumen darstellt. Die gewellte Textur der Drucke, die für ein skulpturales Finish sorgt, ist das Ergebnis einer speziellen Oberflächengestaltung, die die Festigkeit nach dem Aushärten erhöht.
Das Forschungsteam experimentierte mit verschiedenen Materialdichten, um gezielt Dämmung und Festigkeit zu gewährleisten. Dies wiederum minimiert den Energiebedarf für den Betrieb von Gebäuden und fördert die zukünftige Wiederverwendung und das Recycling von Bauteilen.
Zukünftige Entwicklungen konzentrieren sich auf die Verbesserung der Tragfähigkeit der Elemente und der Fertigungspräzision des 3D-Druckverfahrens, um den Prototyp zu verbessern. Jetzt wissen Sie, wie die ETH Zürich Industrieabfälle für 3D-gedruckten Mineralschaum recycelt.
Über ETH Zürich Digital Building Technologies
Prof. Dr. Benjamin Dillenburger von der ETH Zürich leitet die Forschung an neuen Bautechnologien, die auf der nahtlosen Integration von computergestützten Entwurfsmethoden, digitaler Fertigung und neuen Materialien basieren.
In diesem Zusammenhang untersucht DBT additive Fertigungstechnologien für die Architektur, die das Potenzial haben, bestehende Konstruktionsparadigmen in Frage zu stellen. Ziel ist nicht nur die Rationalisierung des Herstellungsprozesses und die Verbesserung der Gebäudequalität, sondern auch die Ermöglichung radikal neuer Gestaltungsmöglichkeiten.
FenX AG
Sie wandeln mineralische Abfälle in leistungsstarke, langlebige Dämmstoffe für die Bauindustrie um. Ihre Technologie ermöglicht die Wiederverwertung reichlich vorhandener mineralischer Abfälle, um eine sichere und grüne Zukunft zu gestalten, die eine Kreislaufwirtschaft fördert.
Sie nutzen die wesentlichen Eigenschaften mineralischer Partikel, um hochporöse Materialien mit guten Isoliereigenschaften herzustellen. Ihre Produkte bieten Nachhaltigkeit ohne Kompromisse bei der Leistung.
Die folgenden Eigenschaften ihrer leistungsstarken und nachhaltigen Isolierschäume unterscheiden sie von anderen.
- Wandelt nicht brennbare Dämmstoffe aus inerten Rohstoffen um
- Erzeugt Isolierschäume auf Basis mineralischer Abfälle, die zu 100 % recycelbar sind und während des gesamten Herstellungsprozesses extrem wenig CO2 ausstoßen.
- Ihre Produkte verfügen über eine bemerkenswerte und anpassbare Porosität, außerdem sind sie extrem hitzebeständig und gute Isolatoren.
- Ihre Formulierungen können in der additiven Fertigung genutzt werden, um im Handumdrehen kundenspezifische Artikel zu erstellen.
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Was ist 3D-Druck von Baumaterialien?
Industrieller 3D-Druck ist ein produktionsorientiertes Verfahren, das digitale Pläne oder Designs in greifbare Materialien und Produkte umwandelt. Dabei kommen Großgeräte zum Einsatz, die vom Ingenieur mit Grundrissen und Bauplänen gespeist werden. Anschließend werden Beton und andere Baumaterialien in die Maschine eingebracht. Dabei werden dünne Schichten aus flüssigem oder pulverförmigem Kunststoff, Metall oder Zement aufgetragen und anschließend miteinander verschmolzen.
Arten von 3D-Drucktechnologien
Zur Herstellung von 3D-gedruckten Materialien und Konzepten stehen verschiedene Methoden zur Verfügung. Die Schmelzschichtung (Fused Filament Fabrication, FFF) ist ein 3D-Druckverfahren, das mit einem kontinuierlichen thermoplastischen Filament arbeitet . Es ist auch als Schmelzschichtung (Fused Deposition Modeling, FDM) bekannt.
Stereolithografie (SLA) ist ein alternatives 3D-Druckverfahren, bei dem Modelle, Strukturen und Muster mithilfe eines photochemischen Prozesses, bei dem ein flüssiges Harz mithilfe von Licht ausgehärtet wird, Schicht für Schicht erstellt werden.
Quelle: ETH Z×¼rich
