Architektur beschäftigt sich mit dem Planen und Konstruieren von Wohnräumen und Bauwerken. Entsprechend viele Industriezweige sind mit ihr verknüpft: Schalungsbau, Modellbau oder Materialwissenschaften sind nur ein paar davon. Die Dezentralisierung von Prozessschritten lässt sich auch auf die Anwendungsmöglichkeiten des 3D-Drucks in der Architektur beziehen – von der Übertragung eines digitalen Entwurfes in ein detailgenaues, greifbares Modell über die Realisierung komplexer geometrischer Strukturen bis hin zum vollständigen 3D-Druck eines Gebäudes.
Die additive Fertigung im Bauwesen bietet über viele Etappen der vertikalen Wertschöpfungskette zahlreiche Vorteile und Möglichkeiten für Architekten und Bauingenieure. Doch auch der private Bauherr kann vom 3D-Druck für sein Haus profitieren.
Auch im Hinblick auf Metathemen wie Ressourceneffizienz, Nachhaltigkeit und Digitalisierung bietet die additive Fertigung von Bauteilen, Strukturen und Modellen Architekten neue Möglichkeiten: Mit 3D-Druck lassen sich im Bauwesen neue und bisher unmögliche Lösungsansätze für nachhaltiges Bauen realisieren, gänzlich neue architektonische Möglichkeiten erschließen und die Grenzen des Machbaren kontinuierlich verschieben.
Die Vorteile der hybriden additiven Fertigungsverfahren im Bauwesen
Kosten optimieren
Komplexe Geometrien, Strukturen und Oberflächen und exakt passende Bauteile. Wo immer konventionelle Verfahren durch kostenintensiven Formenbau an ihre wirtschaftlichen Grenzen stoßen, bieten additive 3D-Produktionsverfahren essenzielle wirtschaftliche Vorteile. Zum Beispiel äußerst genaue Schalungen für eine bis zu zehn Mal schnellere Montage auf der Baustelle.
Unmögliches möglich machen
voxeljet verfügt über hoch spezialisierte 3D-Drucksysteme für die Erstellung von aufwendigen Schalungen im Binder Jetting Verfahren. Höchste Detailauflösung und Geschwindigkeit verbunden mit neuen Spielräumen in der Gestaltungsfreiheit stehen im Mittelpunkt unserer Technologien. So können selbst 21 mm dünne Schalungselemente mit konventionellen Betonschalungen kombiniert werden und halten einem Schalungsdruck von < 100 kN/m² stand.
Time to Market beschleunigen
Durch den Wegfall des Werkzeug- bzw. Formenbaus verkürzen sich Herstellungszeiten dank der additiven Fertigung von Bauteilen und Strukturen um bis zu 75 %. Zusätzlich können zeitintensive Montageschritte bei komplexen Bauteilen entfallen. Das 3D-Druckverfahren für die Architektur ermöglicht die Fertigung von Schalungselementen in einem einzigen Produktionsschritt innerhalb weniger Tage.
Wir stehen vor einer weltweit zunehmenden Bautätigkeit, während unsere Ressourcen begrenzt sind. Durch den 3D-Druck von Schalungen für den Betonguss können wir die Vorteile der additiven Fertigung zur Herstellung hochkomplexer Geometrien mit den hervorragenden statischen Eigenschaften von Beton kombinieren. So können wir die Form von Betonelementen optimieren und das Material dadurch effizienter nutzen.
Prof. Benjamin Dillenburger, Professor für Digital Building TechnologiesETH Zürich
EMPA, Zürich druckt komplexe Schalung.
Additive Betonschalungen – die perfekte Alternative zu Beton-3D-Druckern
In den letzten Jahren hat insbesondere der Beton-3D-Druck Schlagzeilen gemacht. Dabei wird ultrahochfester Beton mittels einer Spritzdüsentechnologie in Schichten aufeinandergelegt, um Wandstrukturen zu bauen. Bei komplexeren Geometrien wie Überhängen, Hinterschneidungen oder gekrümmten Flächen stößt 3D-Beton jedoch schnell an seine Grenzen, und alternative Lösungen sind gefragt.
Betonschalungen stellen für solche Aufgaben eine bewährte und geeignete Alternative dar. Für hochkomplexe Projekte, die mehrfache Krümmungen oder runde Schalungen für Beton voraussetzen, erreicht jedoch auch dieses Verfahren seine Grenzen – hier kommt der 3D-Druck von Schalungselementen ins Spiel.
Mit der Binder Jetting Technologie von voxeljet lassen sich hochpräzise Betonschalungen oder komplexe Schalhäute, die mit konventionellen Schalungssystemen kombinierbar sind, in 3D drucken. Ein entscheidender Vorteil bei diesem Ansatz: ob Estrichbeton, UHCP-Beton oder andere zementbasierte Baustoffe – additiv gefertigte Betonschalungen sind für jeden Baustoff und auf jeder Baustelle einsetzbar.
Smart Slab
Für ein Forschungsprojekt der ETH Zürich druckte voxeljet großformatige Schalungen für den Betonguss einer intelligenten Decke, welche die Möglichkeiten einer nachhaltigeren Architektur aufzeigt.
Doka
Für eine hochkomplexe und mehrfach gekrümmte Treppenunterseite setzte der Schalungsexperte DOKA 3D auf gedruckte Schalhäute in Kombination mit konventionellen Schalungssystemen.
Firmenstein
Was nach aufwändiger Steinmetzarbeit aussieht, wurde tatsächlich 3D-gedruckt. Der voxeljet Firmenstein steht damit als Symbol für die neuen geometrischen Möglichkeiten der Architektur.
Webinar
In diesem Webinar erfahren Sie alles über den 3D-Druck für architektonische Projekte.
Präzise Architekturmodelle durch 3D-Druck – Kubatur, Räumlichkeit oder Städtebild mit perfekten Details erfasst
Ob zur Überprüfung von Entwürfen oder zur Präsentation und Teilnahme an einer Ausschreibung – Architekturmodelle vereinfachen die Planung und Konzeption von Gebäuden. Früher oft aus Papier, Holz oder Kunststoffen gefräst, geklebt oder zusammengesetzt, können Architekten heute auch auf den 3D-Druck für Gebäudemodelle zurückgreifen.
Da erste Entwürfe oft mittels CAD-Software entstehen, liegt der Einsatz des 3D-Drucks zum Erstellen von Modellen nahe, denn auch die additive Fertigung benötigt CAD-Daten als Blaupause für ein Objekt. Moderne 3D-Drucker für Architekturmodelle arbeiten mit Kunststoffen, die von einer hohen Detailgenauigkeit und Präzision geprägt sind und auch filigrane Strukturen und Feinheiten realistisch abbilden. Dank der großformatigen Ausrichtung der voxeljet 3D-Drucksysteme lassen sich auch größere Planentwürfe und Stadtmodelle in 3D drucken.
3D-Druck für Architekturmodelle
3D-gedruckte Architekturmodelle überzeugen durch Präzision, Detailgenauigkeit und geometrische Freiheit – ob für die Veranschaulichung und Weiterentwicklung erster Entwürfe oder die Präsentation bei Ausschreibungen und Wettbewerben.
Reproduktion eines Denkmals
Durch moderne Scanning-Technologie und innovativen 3D-Druck konnte eine präzise Kopie des Berliner Liebknechtportals additiv gefertigt werden. Diese diente Steinmetzen als Vorlage für die detailgenaue Reproduktion des historischen Denkmals.
Kunstraum aus dem 3D-Drucker
Um die Grenzen des Machbaren zu testen, kreierten die Architekten Michael Hansmayer und Benjamin Dillenburger den ersten begehbaren Raum aus dem 3D-Drucker. Das Zusammenspiel zwischen komplexen Algorithmen und 3D-Druck macht es möglich.
Weitere Case Studies in der Architektur- und Bauindustrie
3D-Druck für Strukturelemente in der Architektur
Für die einzigartige Fassade der Galleria Gwanggyo in Südkorea wurden 3D-Druck und Feinguss eingesetzt, um Hunderte von individuellen Verbindungsknoten für den Glassteg herzustellen.
3D-Druck und Schalungsbau in Perfektion. Für ein Museum im Schwarzwald setzt voxeljet neue Maßstäbe für die additive Fertigung in der Architektur.
Für ein Bürogebäude hat die Deutsche Doka erneut 3D gedruckte Schalungselemente von voxeljet für den Betonguss eingesetzt.
Säulenverkleidung SL Rasch GmbH
Für die Visualisierung von Architekturprojekten zählt die SL Rasch GmbH auf 3D-Druck.
Funktionale Architektur mit 3D-Druck
Die Mersitem Wall ist ein Paradebeispiel, wie funktionale und nachhaltige Architektur mittels 3D-Druck geschaffen werden kann.
3D-Druck für nachhaltige Architektur
Das AIRLAB aus Singapur zeigt mit diesen Tischbeinen wie Architektur nachhaltiger und gleichzeitig funktionaler gestaltet werden kann.
Intelligente 3D gedruckte Betonschalungen Smart Slab
voxeljet AG druckt komplexe Schalung für „intelligente“ Betondecke im DFAB (NEST)
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