Individuell gedruckte Unipor-Mauerziegel aus tonartigem Lehm. Foto: Dennis de Witte, TU Darmstadt

Forschung, Technik und Trends

10. Januar 2019 | Artikel teilen

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Mauerziegel drucken

Ein Forschungsprojekt der Unipor-Gruppe könnte den 3D-Druck künftig auch für die Herstellung von Mauerwerksziegeln nutzbar machen. Zusammen mit der Technischen Universität Darmstadt entwickelt der Hersteller Ziegel-Sonderlösungen aus dem Drucker, deren Serienproduktion auf einer konventionellen Fertigungsanlage unwirtschaftlich wäre. Mitte Januar stellt Unipor das „Forschungsprojekt 3D-Druck“ auf der Messe BAU 2019 erstmals öffentlich vor.

Das Thema additive Fertigung im Bauwesen ist nicht gänzlich neu. In den letzten Jahren gab es schon häufiger spektakuläre Meldungen über komplette Gebäude, die Schicht für Schicht mithilfe von großformatigen 3D-Druckern entstanden sind. So meldete zum Beispiel das russische Unternehmen Apis Cor im Jahr 2017, dass man es geschafft habe, ein komplettes Wohnhaus innerhalb von nur 24 Stunden auszudrucken. Und auch in unserer direkten Nachbarschaft tut sich etwas. Die niederländische Baufirma Van Wijnen errichtete letztes Jahr in Eindhoven erste Wohnhäuser per 3D-Druck. Das Projekt erfolgte in Zusammenarbeit mit der dortigen Technischen Universität. Und es handelt sich nicht nur um ein Forschungsprojekt: In die Eindhovener Behausungen ziehen dieses Jahr die ersten Bewohner dauerhaft ein.

Ziegel statt Beton

Die genannten Bauten aus Russland und den Niederlanden sind nur zwei Beispiele einer Vielzahl von weltweiten Projekten zum 3D-Druck im Bauwesen. Die meisten dieser Objekte haben eins gemeinsam: „Gedruckt“ wird normalerweise mit Beton. Der Baustoff lässt sich nun mal mithilfe von Zusatzmitteln und Zusatzstoffen besonders flexibel in seinen Eigenschaften verändern und an unterschiedlichste Anforderungen anpassen. Außerdem eignet er sich gut für den Druckvorgang, da Frischbeton im nicht erhärteten Zustand fließfähig ist.

Doch nicht nur Beton eignet sich für den 3D-Druck. Auch tonartiger Lehm – das Rohmaterial von Mauerziegeln – kommt für das Verfahren in Frage. Das ist ein Ergebnis des Forschungsprojekts von Unipor und der TU Darmstadt. Bei dem im September 2017 gestarteten Kooperationsprojekt geht es im Übrigen nicht darum, ganze Häuser „in einem Guss“ mithilfe der Lehmmasse zu erschaffen, sondern um den 3D-Druck einzelner Gebäudebausteine – den Mauerziegeln.

Wirtschaftlich bei kleinen Stückzahlen

Die traditionelle Mauerziegelproduktion beruht entweder auf Extrusion – wobei aus einem Endlosstrang einzelne Ziegel geschnitten werden – oder man arbeitet mit Schalungen, die dem Baustoff vor dem Brennen seine Form geben. Beide Herstellungsmethoden rentieren sich aber nur bei großen Stückzahlen. Die individuelle Gestaltung einzelner Ziegelsteine wäre damit viel zu aufwändig und teuer. Das 3D-Druckverfahren ändert dies: Die Technik erfordert keine großen Umrüstarbeiten und ist auch für kleine Stückzahlen wirtschaftlich darstellbar. Zugleich arbeiten 3D-Drucker sehr präzise: Die innere und äußere Struktur von Mauerziegeln lässt sich damit sehr genau und detailreich ausgestalten.

„Den etablierten Standard-Mauerziegel wollen wir mit der neuen Technik keinesfalls ersetzen“, betont Dennis de Witte, Projektleiter bei der TU Darmstadt. „Die herkömmlichen Produktionsverfahren sind sowohl kosteneffizient als auch geeignet, um Baustoffe nach höchsten Standards herzustellen. Beim additiven Manufacturing geht es uns vielmehr um die wirtschaftliche Produktion ergänzender Sonderteile.“

An dem Forschungsprojekt beteiligen sich mehrere Ziegelwerke der bundesweiten Unipor-Gruppe – unter anderem das Klinker- und Ziegelwerk Wenzel aus Hainburg. Familienunternehmer Rudolf Bax formuliert für sein Ziegelwerk eine klare Vision: „Wir erwarten mittels 3D-Druck zukünftig Baukeramik in Geometrien herzustellen, die mit heutigen Verfahren nicht möglich sind“. Auch könnten sich etwa die bauphysikalischen Eigenschaften der Mauerziegel optimieren lassen, fügt Bax hinzu.

Leistungsfähiger Roboter

Spaghetti-ähnliche Wülste: Prototyp eines filigran geformten, 3D-gedruckten Keramik-Objekts. Foto: TU Darmstadt

Im Hainburger Unipor-Mitgliedswerk steht auch der eigens für das Forschungsprojekt entwickelte Druck-Roboter, der in der Lage ist, das Rohmaterial – tonartiger Lehm – nach Vorgabe eines digitalen Modells schichtweise so auszudrucken, dass am Ende das gewünschte Ziegelmodell vor einem steht. Die Flexibilität und Genauigkeit des Verfahrens – bei akzeptablen Kosten – könnte künftig den Bau mit Ziegeln revolutionieren. So sind zum Beispiel Ziegelfassaden mit individuellen, „freien“ Formen denkbar.

Machbar wird zudem die Gestaltung spezieller Mauerziegel, die Fensteranschlüsse oder Fassadenbefestigungen im Mauerwerk erleichtern können. „Wir reden immer häufiger von individualisierten Bauprozessen“, sagt Unipor-Geschäftsführer Dr. Thomas Fehlhaber. „Im 3D-Druck gefertigte innovative Mauerziegel setzen die speziellen Anforderungen eins-zu-eins um und sind eine natürliche Konsequenz heutiger Technologien.“

Präsentation auf der BAU

Auf der BAU 2019 in München (14. bis 19. Januar) wird Unipor erstmals Ergebnisse des Forschungsprojekts öffentlich vorstellen. Am Stand 320 in Halle A3 erhalten die Besucher Einblicke in das Herstellungsverfahren und können eine „gedruckte“ Ziegelwand bewundern. Man darf gespannt sein, ob die Mauerziegel dann auch farblich so hell aussehen wie auf den Fotos zu diesem Beitrag. Was auf den Bildern zu sehen ist, sind nämlich tatsächlich individuell gedruckte Ziegel aus tonartigem Lehm – auch wenn das Ergebnis auf den ersten Blick eher an helles Holz erinnert, da das klassische Ziegelrot fehlt. Auf Nachfrage teilte uns Unipor mit, dass die Färbung der finalen 3D-gedruckten Ziegel gegebenenfalls noch ein wenig von der Optik auf den Fotos abweichen kann.

Über den Autor Roland Grimm ist seit Februar 2013 freier Journalist mit Sitz in Essen und schreibt regelmäßig Fachwissen-Artikel für BaustoffWissen. Zuvor war er rund sechs Jahre Fachredakteur beim Branchenmagazin BaustoffMarkt und außerdem verantwortlicher Redakteur sowie ab 2010 Chefredakteur der Fachzeitschrift baustoffpraxis. Kontakt: freierjournalist@rolandgrimm.com

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