Struktur trifft Ornament: Gedruckte Betondecke im DFAB House
Foto: Andrej JipaDigital Building Technologies, ETH Zürich/Andrei Jipa
Forscher der ETH Zürich haben für ein Versuchsbauwerk im schweizerischen Dübendorf eine 78 m2 große Leichtbau-Geschossdecke aus Beton hergestellt. Nach Angaben der ETH Zürich wurden dort erstmals Betonschalungen aus 3D-gedrucktem Sandstein an einem Gebäude im Realmaßstab eingesetzt.
Die »Smart Slab« (deutsch: intelligente Decke) ist an den dünnsten Stellen nur 20 mm dick und wiegt nur rund halb so viel wie eine konventionelle Decke gleicher Tragfähigkeit. Sie ist ein Kernelement der experimentellen Wohneinheit »DFAB House«, die im vergangenen Sommer im Forschungs- und Innovationsgebäude NEST in Dübendorf montiert. Insgesamt setzt sich die 15 Tonnen schwere Decke aus elf Einzelsegmenten zusammen. Sie trägt die Lasten der beiden in Holzbauweise erstellten Obergeschosse auf eine S-förmig gekrümmte Betonwand im Erdgeschoss ab. Ihre komplexe Geometrie resultiert aus der Tatsache, dass die Decke nur in der Mitte auf dieser rund 12 m langen Wand aufliegt.
»Gedruckter« Sandstein besteht aus feinem Sand und einem polymerischen Bindemittel und wird in industriellen 3D-Druckern zu Guss- und Schalungsformen verarbeitet. Aus dem Metallguss ist die Technologie schon länger bekannt; jetzt erobert sie zunehmend auch den Betonbau. Der Hersteller Voxeljet erprobt 3D-gedruckte Betonschalungen momentan unter anderem beim Bau der Pilzstützen am neuen Stuttgarter Hauptbahnhof.
Die Züricher Forscher versprechen sich von den 3D-gedruckten Schalungen vor allem Kostenvorteile bei der Schalungsherstellung für komplexe Betonbauteile. Außerdem erhoffen sie Materialeinsparungen im Betonbau, weil die Geometrie der Bauteile exakt auf den jeweiligen Lastfall abgestimmt und dann ohne großen Arbeitsaufwand in die gebaute Realität umgesetzt werden kann.
Bei der »Smart Slab« wurden die Sandschalungen für die fein gerippte Deckenunterseite verwendet, die Decke in sich aussteift und darüber hinaus die Akustik im darunter liegenden Raum verbessern soll. Den Löwenanteil der Lasten aus dem Obergeschoss tragen hingegen vorgespannte Rippen auf der Deckenoberseite, die mit CNC-gelaserten Holzschalungen hergestellt wurden.
Insgesamt kamen bei der Smart Slab rund 180 3D-gedruckte Schalungselemente zum Einsatz. Zum einfacheren Transport und um Druckkosten zu sparen, waren die Schalungen nur jeweils palettengroß. Bei der Deckenherstellung wurde zunächst eine dünne Schicht faserverstärkter Spritzbeton auf die gedruckten Schalungen aufgebracht und anschließend die Rippen auf konventionelle Weise aus Beton gegossen.
Die »Smart Slab« (deutsch: intelligente Decke) ist an den dünnsten Stellen nur 20 mm dick und wiegt nur rund halb so viel wie eine konventionelle Decke gleicher Tragfähigkeit. Sie ist ein Kernelement der experimentellen Wohneinheit »DFAB House«, die im vergangenen Sommer im Forschungs- und Innovationsgebäude NEST in Dübendorf montiert. Insgesamt setzt sich die 15 Tonnen schwere Decke aus elf Einzelsegmenten zusammen. Sie trägt die Lasten der beiden in Holzbauweise erstellten Obergeschosse auf eine S-förmig gekrümmte Betonwand im Erdgeschoss ab. Ihre komplexe Geometrie resultiert aus der Tatsache, dass die Decke nur in der Mitte auf dieser rund 12 m langen Wand aufliegt.
»Gedruckter« Sandstein besteht aus feinem Sand und einem polymerischen Bindemittel und wird in industriellen 3D-Druckern zu Guss- und Schalungsformen verarbeitet. Aus dem Metallguss ist die Technologie schon länger bekannt; jetzt erobert sie zunehmend auch den Betonbau. Der Hersteller Voxeljet erprobt 3D-gedruckte Betonschalungen momentan unter anderem beim Bau der Pilzstützen am neuen Stuttgarter Hauptbahnhof.
Die Züricher Forscher versprechen sich von den 3D-gedruckten Schalungen vor allem Kostenvorteile bei der Schalungsherstellung für komplexe Betonbauteile. Außerdem erhoffen sie Materialeinsparungen im Betonbau, weil die Geometrie der Bauteile exakt auf den jeweiligen Lastfall abgestimmt und dann ohne großen Arbeitsaufwand in die gebaute Realität umgesetzt werden kann.
Bei der »Smart Slab« wurden die Sandschalungen für die fein gerippte Deckenunterseite verwendet, die Decke in sich aussteift und darüber hinaus die Akustik im darunter liegenden Raum verbessern soll. Den Löwenanteil der Lasten aus dem Obergeschoss tragen hingegen vorgespannte Rippen auf der Deckenoberseite, die mit CNC-gelaserten Holzschalungen hergestellt wurden.
Insgesamt kamen bei der Smart Slab rund 180 3D-gedruckte Schalungselemente zum Einsatz. Zum einfacheren Transport und um Druckkosten zu sparen, waren die Schalungen nur jeweils palettengroß. Bei der Deckenherstellung wurde zunächst eine dünne Schicht faserverstärkter Spritzbeton auf die gedruckten Schalungen aufgebracht und anschließend die Rippen auf konventionelle Weise aus Beton gegossen.
Beteiligte Forscher: Dr. Mania Aghaei Meibodi (Projektleiterin), Mathias Bernhard, Andrei Jipa, Demetris Shammas, Rena Giesecke, Jesus Medina, Melina Mezari, Matthias Leschok, Dr. Timothy Wangler, Nicolas Ruffray, Dr. Marco Bahr, Ana Anton, Patrick Bedarf, Philippe Steiner, Ioanis Fousekis, Lorenz Brunner, Leander Peper, Xijie Ma, Michael Lyrenmann, Philippe Fleischmann, Andreas Reusser, Heinz Richner, Prof. Dr. Eleni Chatzi, Vasileios Ntertimanis, Harmanci Yunus Emre, Prof. Dr. Andreas Wieser, Robert Presl, Eugenio Serantoni, Valens Frangez, Adi Grüninger
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