Tragend gedruckt
Mittels 3D-Druck lassen sich tragende Betonstrukturen bauen, die mit weniger Material und ohne Armierungsstahl und Mörtel auskommen. Das haben die ETH-Architekten und -Ingenieure der Block Research Group zusammen mit Zaha Hadid Architects und Partnern aus der Industrie bewiesen – mit einer Fussgängerbrücke in Venedig.
Millionen von Neubauten auf der ganzen Welt werden mit Stahlbeton gebaut, obwohl diese Bauweise sehr hohe CO2-Emissionen verursacht. Besonders gravierend sind der Stahl für die Armierung und der Zement. ETH-Forschende zeigen nun, wie man bei beidem sparen kann.
In einem Park in Venedig hat die Block Research Group zusammen mit der Computation and Design group von Zaha Hadid Architects einen 12 mal 16 Meter grossen, gewölbten Fussgängersteg gebaut, der ganz ohne Armierungen auskommt.
Das Bauwerk mit dem Namen «Striatus» besteht aus additiv gefertigten Beton-Bausteinen, die sich wie bei alten Steinbrücken zu Bögen ergänzen. Die Kräfte wirken dadurch in reiner Kompression genau auf die im Boden miteinander verstrebten Stützen. Die Bausteine stabilisieren sich durch die Geometrie des Bauwerks selbst.
3D-Druckschichten folgen Druckkräften
Komplett neu ist dabei die Art des Beton-3D-Drucks, welche die Forschenden gemeinsam mit der Firma Incremental3D entwickelt haben: Der Beton wird dabei nicht wie üblich horizontal aufgetragen, sondern in spezifischen Winkeln, sodass sie genau rechtwinklig zu den Druckkräften zu liegen kommen. Das bewirkt, dass sich auch die Druckschichten in den Bausteinen selbst stabilisieren. Den Spezialbeton für den 3D-Drucker hat die Firma Holcim extra für diesen Zweck entwickelt.
Der ETH-Professor Philippe Block sagt: «Mit dieser präzisen Form von Beton-3D-Druck können wir die Prinzipien des traditionellen Gewölbebaus mit dem digitalen Betonbau verbinden und Material ausschliesslich dort einsetzen, wo es strukturell notwendig ist.»
Weil das Bauwerk ohne Mörtel auskommt, können die Bausteine wieder voneinander getrennt und die Brücke an einem anderen Ort neu aufgebaut werden. Hat es ausgedient, können die Materialien einfach voneinander getrennt und recycelt werden.
