36. Kolloquium Zement und Beton 2016: Revolutionärer 3-D-Druck!

Mehr als zwanzig internationale und nationale Referentinnen und Referenten aus Wissenschaft und Industrie stellten am 14. November 2016 in der Wirtschaftskammer Österreich ihre neuesten Ideen und Errungenschaften für die Bauwirtschaft vor. Im Rahmen des 36. Kolloquiums Forschung & Entwicklung für Zement und Beton stand vor allem ein Thema im Vordergrund: das 3-D-Drucken mit Beton. Rund 350 Teilnehmer verfolgten die interessanten Beiträge. Das jährliche Kolloquium der österreichischen Zementindustrie zählt zu den wichtigsten Veranstaltungen der heimischen Baubranche.

Der Trend ist eindeutig: Immer mehr „Young Professionals“ nutzen das Kolloquium Forschung & Entwicklung für Zement und Beton, um ihre Erkenntnisse zu präsentieren und mit den etablierten Profis unter den Wissenschaftlern zu diskutieren. DI Sebastian Spaun, Geschäftsführer der Vereinigung der Österreichischen Zementindustrie (VÖZ), unterstrich die gestiegene Bedeutung der Veranstaltung: „Unsere Ingenieure und Forscher beschäftigen sich in Theorie und Praxis laufend mit dem Vorantreiben innovativer Entwicklungen. Damit haben wir uns weltweit eine führende Position erarbeitet, die wir weiter konsequent ausbauen wollen.“ So werde, wie Spaun weiter erläuterte, der besondere Stellenwert des Kolloquiums als Schnittstelle zwischen Forschung und Industrie weiter gefestigt.

Neue Akzente für die Zukunft setzen – das ist das Hauptanliegen der Veranstaltung. Diesmal ging es vor allem um das 3-D-Drucken mit Beton. Zu den spannenden Möglichkeiten, die sich durch die Anwendung dieses Verfahrens in der Baubranche eröffnen, wurden neue Errungenschaften verschiedener Konstruktionen vorgestellt, die zu mehr Energie- und Baueffizienz sowie zu einer wesentlich größeren Sicherheit führen.

Revolutionär: 3-D-Druck mit Beton

Bekannt ist die Anwendung von Spritzbeton seit Jahrzehnten. Im Wesentlichen ist sie mit der Produktion von Kleinbauteilen mittels 3-D-Druck direkt vergleichbar. „So gesehen ist diese Technik für die Bauindustrie nichts Neues“, wie Sebastian Spaun feststellte: „Die Revolution hat in unserer Branche bereits mit der Entwicklung und Anwendung des Spritzbetons stattgefunden. Der 3-D-Druck ist die innovative Verfeinerung, um auch größere Bauteile produzieren zu können.“ Die Geheimnisse des 3-D-Drucks sind vor allem die Zusammensetzung und die Verarbeitbarkeit des Mörtels. So sind die Erfahrungswerte aus der Spritzbetontechnologie für die Umsetzung äußerst hilfreich. Momentan ist diese Art der Herstellung von Produkten aus Beton noch relativ neu, allerdings können so wesentlich größere Bauteile erzeugt werden – und damit „weitere Bereiche erschlossen werden“, so Spaun. DI Bernhard Nopp vom Bautechnischen Institut in Puchenau bei Linz ergänzte: „Durch die damit wesentlich höheren Volumina fehlt es noch an der Qualität der Oberflächen.“ Allerdings weisen „zementgebundene Bindemittel eine wesentlich bessere CO2-Bilanz als Kunststoff“ auf, wie wiederum Sebastian Spaun anmerkte.

 Betonbauteile aus dem Drucker

Die Vorteile des 3-D-Drucks zur Herstellung individueller, komplexer Einzelbauteile liegen vor allem in der freien Formbarkeit – und in den Kosten. DI Peter Weißmann von der Baumit Beteiligungen GmbH präsentierte die Entwicklung eines 3-D-Druckers mit einem Spritzkopf, der die geeignete Betonmischung verarbeitet. Dieser Spritzkopf wird entweder von einem Roboterarm oder einem Drahtgespann entlang von drei Achsen geführt. Das produzierte Bauteil wird anhand eines bestehenden digitalen Designs erstellt. In der Entwicklung wurden bereits große Fortschritte erzielt, aber: „Der 3-D-Druck mit Beton ist noch nicht standardisiert. So entwickeln viele Unternehmen und auch Forschungseinrichtungen ihre eigenen Geräte“, wie Bernhard Nopp anmerkte.

Die richtige Mischung macht Drucken möglich

Beim 3-D-Druckverfahren wird das Objekt in mehrere Lagen unterteilt, einzeln gedruckt und danach zu einem homogenen Bauteil verbunden. So ist es eine wesentliche Herausforderung, die richtige Betonmischung zu finden. Diese braucht eine bestimmte Viskosität, um formbar zu bleiben, muss sich aber gleichzeitig auch relativ rasch festigen, um die nachfolgenden Lasten tragen zu können. „Im asiatischen Raum und den USA werden bereits Gebäude in der Größe eines Einfamilienhauses mittels 3-D-Drucker produziert“, stellte Peter Weißmann erste Versuche dazu vor. Für den großen Durchbruch gäbe es allerdings noch eine Menge an Herausforderungen – wie etwa die Bauteil-Bewehrung oder die Glättung der Oberfläche – zu lösen, damit die Technologie einen Durchbruch erfahren kann. Das Potenzial zur Herstellung geformter Bauteile oder Baustoffanwendungen mittels 3-D-Druck sei jedoch groß, resümierte Weißmann seine Testreihen.

 Außergewöhnliches Museum von Zaha Hadid für Messner

Aber beim 36. Kolloquium ging es nicht nur um 3-D-Drucken. So wurde auch das Museum gewürdigt, das die kürzlich verstorbene Stararchitektin Zaha Hadid für Reinhold Messner auf 2275 Meter Seehöhe entwarf – mit einem atemberaubenden Blick auf die Südtiroler Dolomiten und einem außergewöhnlichen Design. Die baulichen Herausforderungen an die Ingenieure waren dabei extrem. „Die Lage des Bauwerks, die enormen Witterungsunterschiede in dieser Höhe und die gestalterischen Vorgaben der Architektin erforderten eine spezielle, neu zu entwickelnde Betonmischung“, sagte Kruno Stefan Thaleck von der Bau & Technologie GmbH/CEton-GRC aus dem deutschen Raubing.

Auch neue Entwicklungen bei der textilen Bewehrung von Betonstoffen und das immer aktuelle Thema „Heizen und Kühlen mit Beton“ fanden offene Ohren in Wien. Gerade die Bedeutung des Baustoffs Beton für die Energiewende kann nicht hoch genug eingeschätzt werden: Ein besonderes Beispiel der Zusammenarbeit von Forschung und Wirtschaft ist der Viva Forschungspark, den DI Katharina Böck, Baumit Beteiligungen GmbH, vorstellte. „In Zusammenarbeit mit mehreren Forschungseinrichtungen werden zum ersten Mal in Testgebäuden, die bewohnte Häuser simulieren, verschiedene Auswirkungen von Außen- und Innenklimabedingungen auf die Gebäudetypologien geprüft und wie diese in Zukunft optimiert werden können“, erklärte Katharina Böck. Auch Sebastian Spaun hob die enormen Einsparungsmöglichkeiten von Energie in Bauobjekten dank der Thermischen Bauteilaktivierung sowie das Speichern von Energie in Betonbauteilen hervor. „Die besondere Herausforderung der Zukunft ist, wie wir Energie aus erneuerbaren Quellen in Zeitfenstern ohne Wind oder Sonneneinstrahlung zwischenspeichern können. Die Forschung der letzten zehn Jahre zielte darauf ab, diese Energie in Form von Wärme bzw. Kälte im Beton eines Hauses, vornehmlich in den Decken, einspeichern zu können und erst bei anfallendem Bedarf zu verwenden.“ Zu diesem Zweck wurde in Niederösterreich ein Einfamilienhaus errichtet, das einem laufenden Monitoring zu Forschungszwecken unterliegt. Spaun hob auch die enormen Kosteneinsparungen zugunsten der Bauteilaktivierung im Vergleich zu anderen Energiespeichern hervor.

Kolloquium Forschung & Entwicklung für Zement und Beton

Dynamische Entwicklungen beim Material sowie im Bereich der Anwendung definieren den Stand der Bautechnik neu. Die österreichische Zementindustrie treibt innovative Projekte kontinuierlich voran und zählt so in vielen Bereichen zur Weltspitze. Das jährliche Kolloquium Forschung & Entwicklung für Zement und Beton ist für die Baubranche eine Plattform zum Update und Austausch von Wissen – mit stetig wachsender Bedeutung!