Bauhof Bludenz, Vorarlberg 3D-Druck-Betonflachdach

Niedrige Material- und hohe Personalkosten haben am Bau dazu geführt, dass dem effizienten Materialeinsatz wenig Augenmerk geschenkt wurde. Plakativ ausgedrückt hieß es bisher: Lieber eine dickere Betondecke als ein aufwändigeres und effizienteres Tragsystem. Ressourcenknappheit, Inflation und Erderwärmung müssen hier zu einem Umdenken bei Bauherren, Bauträgern und Architekten führen. Digitalisierung leistet einen Beitrag: Von der leistungsfähigeren Statik-Software über den 3D-Druck bis zum GPS-unterstützen Positionieren der Elemente.

Effiziente Statik erfordert aufwändige Berechnungen, qualifiziertes Personal und Zeit – sie kostet Geld. Dafür leistet sie positive Effekte: weniger Material, weniger Treibhausgas-Emissionen und mehr konstruktive Möglichkeiten durch schlankere Konstruktionen. Zudem wird auch die Architektur spannender, weil Kräfte sichtbar werden.

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792 Verdrängungskörper mit einer insgesamt 210 Kilometer langen Druckbahn wurden für die klimafreundliche Decke hergestellt. Der 3D-Druck-Roboter lief dazu rund um die Uhr, bis zu 52 Stunden am Stück, unterbrochen nur von kurzen Zwischenreinigungen. Zwei Mitarbeiter haben permanent insgesamt 60 Tonnen Trockenmörtel aus 25-Kilo-Säcken nachgefüllt.

Im Vorfeld wurden Tests durchgeführt, um Gewicht und Belastbarkeit der Elemente gut auszutarieren. Auch auf logistische Fragen zur Lagerung und zum Transport der Bauteile mussten Antworten gefunden werden. Das sehr herausfordernde Projekt hat mit seiner steilen Lernkurve die Leistungsfähigkeit des 3D-Drucks eindrucksvoll bewiesen.

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Schon beim Ausheben der Fundamente wurde klar, dass es sich um ein außergewöhnliches Projekt handelt. Nach dem Aufstellen der Wände wurde die klimaschonende Decke in drei Tranchen hergestellt. Dazu wurden die nummerierten Verdrängungskörper – jeder ein Unikat – mittels Totalstation auf der Schalung positioniert.

Die widrigen Witterungsverhältnisse – bis zu minus 16 Grad und Schnee – machten das zur Herausforderung, und zur Unterstützung kamen Kräne zum Einsatz. Auch die Armierung war zeitintensiv und das Kontingent an Eisenlegern wurde aufgestockt. Schließlich folgte das Ausbetonieren mit der spannenden Frage, ob alle Verdrängungskörper dem Druck standhalten. Der Blick auf die beeindruckende Kassettendecke entschädigte für die aufwändige Herstellung und machte alle Beteiligten stolz.

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Tragwerke sind für einen großen Teil der Emissionen verantwortlich, bieten somit enormes Einsparpotenzial und eignen sich für die Entwicklung neuer Bauweisen für den Stahlbetonleichtbau. Die innovative Konstruktion mit 3D-gedruckten Schalkörpern für horizontale Bauteile wie Decke und Dach minimiert die Betonkubatur der Ortbetonkonstruktion und transformiert eine massive Platte in eine querschnittsoptimierte Kassettendecke.

In der Praxis werden über die Vorbemessung die Betonfestigkeit und der Bewehrungsgrad sowie der Kräfteverlauf ermittelt. Der ist wiederum Basis für die Geometrie und Anordnung der Aussparungskörper. Bei der Dimensionierung sind die Logistik (Palettenmaß), die Manipulation auf der Baustelle sowie die Formstabilität entscheidend.

Das Projekt beweist die Praxistauglichkeit ressourcenschonender und emissionsärmerer Bauweisen für den Stahlbetonleichtbau und trägt zu deren Weiterentwicklung bei. Die enge Zusammenarbeit von Forschung und Entwicklung, zukunftsorientierten Unternehmen, ArchitektInnen und Bauherren waren dabei der Schlüssel zum Erfolg.

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Der Einsatz des 3D-Drucks und der innovativen Stahlbetonleichtbaukonstruktion reduziert die Emissionen um rund 24 Prozent bzw. 33 Tonnen klimaschädlicher Treibhausgase. Neben der Materialeinsparung durch die Aussparungskörper erlaubt das geringere Eigengewicht der Struktur weitere Einsparungen beim Bewehrungsstahl. Mittels digitaler Fertigung konnten zudem zeitaufwändige Schalungsarbeiten reduziert und hochqualifizierte Fachkräfte entlastet werden.

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