3D-Druck-Haus: Die Zukunft des Bauens?

Stein auf Stein bauen war gestern, moderne Häuser kommen aus dem Betondrucker: Wie ein 3D-Druck-Haus entsteht und wo bereits erste 3D-Druck-Häuser stehen.

Ein 3D-Druck-Haus ist ein Gebäude, das nicht von einzelnen Gewerken erbaut, sondern von einem 3D-Drucker gedruckt wird. Dieser spritzt Beton oder andere Werkstoffe schichtweise übereinander, bis das einprogrammierte Haus Schicht für Schicht entstanden ist. Noch steckt die Technik in den Kinderschuhen, es gibt aber weltweit bereits einige Gebäude, die so entstanden sind. Und es werden immer mehr. Der 3D-Druck von Häusern könnte die Baubranche revolutionieren.

Wie funktioniert der 3D-Druck von Häusern?

Es gibt zwei Verfahren, um ein Haus aus dem 3D-Drucker zu bauen:

Variante 1: Die Betonwände werden im Betonwerk aus dem 3D-Drucker vorproduziert, auf die Baustelle geliefert und dort zusammengesetzt. Das 3D-Druck-Haus ist dann so was wie ein Fertighaus aus Beton.
Variante 2: Die Fertigung erfolgt direkt auf der Baustelle. Dort wird ein riesiger 3D-Drucker aufgestellt, der das Haus dann auf der Bodenplatte druckt. In der Regel werden aber nur die Wände gedruckt. Die Geschossdecken und das Dach müssen als eigene Bauteile eingebaut werden.

Die Vorarbeit für die Bauarbeiten beginnt bei 3D-Druck-Häusern zunächst auf dem Computer. Das Haus wird in 3D geplant. Das ist auch bei anderen Bauweisen mittlerweile gängige Praxis. Dann wird das 3D-Modell von einer speziellen Software in einen Maschinencode zerlegt. Dieser Maschinencode wird zu dem Drucker hochgeladen, der dann weiß, wo er entlangfahren muss.

Der 3D-Drucker ist eine computergesteuerte Betonpumpe mit Schlauch und fahrbarer Düse. Er druckt etwa zwei Zentimeter hohe und sechs Zentimeter breite Mörtelbetonlagen. Dabei arbeitet er nass in nass. Die unbewehrten Wände müssen sich lagenweise verbindend aufbauen.

Die Konstruktion eines 3D-Hauses besteht aus dreischaligen, mit Isoliermasse verfüllten Wänden. Besonders raffiniert: Der Drucker berücksichtigt schon während des Druckvorgangs die später zu verlegenden Leitungen und Anschlüsse, zum Beispiel für Wasser und Strom.

Damit andere Gewerke nicht auf das fertige Druckergebnis warten müssen, ist der Drucker so ausgelegt, dass weiterführende Arbeiten auch während des Druckvorgangs im Druckraum möglich sind. Dadurch lässt sich das Verlegen von Leerrohren und Anschlüssen einfach in den Druckprozess integrieren.

Wo gibt es bereits Häuser, die mit dem 3D-Drucker gedruckt wurden?

Bereits 2014 berichteten Medien darüber, dass eine chinesische Firma innerhalb kürzester Zeit einen ganzen Straßenzug in Shanghai bestehend aus zehn Häusern gedruckt hätte.

In den USA hat die Firma Icon 2018 die erste offizielle Baugenehmigung für ein Haus aus dem Drucker in den Vereinigten Staaten erhalten. Daraufhin ließ das Team innerhalb von wenigen Wochen in der texanischen Hauptstadt Austin ein Gebäude entstehen.

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Und auch in Russland ist 2017 mitten im russischen Winter innerhalb von 24 Stunden ein kleines Wohnhaus mit 38 Quadratmetern Wohnfläche aus dem 3D-Drucker entstanden.

In Indien ist im Januar 2021 in der Nähe von Chennai ein zweistöckiges Gebäude mit einen 3D-Drucker der dänischen Firma COBOD hergestellt worden.

Das derzeit weltweit größte 3D-gedruckte Haus befindet sich in Dubai. Es ist 9,5o Meter hoch und verfügt über eine Grundfläche von 640 Quadratmetern. Für den Druck wurden 17 Tage benötigt. Neben dem Haus selbst wurde auch die Inneneinrichtung per 3D-Drucker gedruckt. Fertiggestellt wurde es 2016.

Gebäude aus dem 3D-Drucker in Europa

In Europa ist 2017 das erste experimentelle Gebäude aus dem 3D-Drucker entstanden, das BOD-Gebäude in Kopenhagen. Es wurde von dem Unternehmen COBOD, das 3D-Drucker für den Hausbau herstellt, als Büro gedruckt. Es handelt sich um ein 50 Quadratmeter großes Gebäude, dessen Wände aus dreidimensional gedrucktem Beton bestehen.

Das erste bewohnte Wohnhaus aus dem 3D-Drucker in Europa steht in Eindhoven. Es wurde im April 2021 fertiggestellt. Das 94 Quadratmeter große Haus hat die Form eines großen Felsens und verfügt über ein geräumiges Wohnzimmer und zwei Schlafzimmer. Dank der extra dicken Isolierung und des Anschlusses an das Wärmenetz ist das Haus komfortabel und energieeffizient.

Das Haus aus dem 3D-Drucker ist das erste von fünf Häusern, die im Rahmen des „Project Milestone“ aus Beton gedruckt werden sollen. Sie werden nacheinander gebaut, damit mit jeder neuen Baurunde die Technik verbessert werden kann. Mehr dazu in „Erstes Haus aus dem 3D-Drucker in Europa ist bezugsfertig„.

In Belgien hat Kamp C, das Provinzzentrum für Nachhaltigkeit und Innovation im Bauwesen in Westerlo, 2020 zum ersten Mal ein zweistöckiges Gebäude mit einem 3D-Drucker gedruckt. Es ist 90 Quadratmeter groß.

Österreichs erstes Gebäude aus dem 3D-Drucker entsteht seit November 2021 im niederösterreichischen Hausleiten. Der Bautechnologiekonzern STRABAG setzt dort gemeinsam mit dem Gerüst- und Schalungshersteller und 3D-Betondruck-Pionier PERI einen rund 125 Quadratmeter großen Büroanbau um.

3D-Druck-Häuser in Deutschland

In Deutschland wurden 2020/2021 die zwei ersten 3D-Druck-Projekte realisiert: Ein Mehrfamilienhaus im bayerischen Wallenhausen mit 380 Quadratmetern Wohnfläche sowie ein Einfamilienhaus im nordrhein-westfälischen Beckum mit 160 Quadratmetern Wohnfläche.

Das erste gedruckte Mehrfamilienhaus und gleichzeitig das größte gedruckte Haus Europas ist in Weißenhorn-Wallenhausen, südlich von Günzburg bei Ulm, entstanden. Gebaut wurde es von der Firma Rupp Gebäudedruck mithilfe eines 3D-Betondruckers des Typs COBOD BOD2, den das Unternehmen von der Firma PERI gemietet hatte.

Das 3D-Druck-Haus hat fünf Wohneinheiten und wurde bereits von Mietern bezogen. Äußerlich sieht es klassisch aus. So hat es Gauben, Fensterläden, das Steildach ist mit Biberschwanz-Ziegeln eingedeckt.

Im nordrhein-westfälischen Städtchen Beckum wurde das erste Einfamilienhaus, das in Deutschland im 3D-Betondruck-Verfahren entstand, im Juli 2021 eröffnet. Die zwei Etagen in Beckum stehen erst einmal leer. Für anderthalb Jahre wollen die Architekten das Haus zu Präsentations- und Forschungszwecken nutzen. Anfang 2023 soll dann eine Bewohnerin einziehen.

Was kostet ein Haus aus dem 3D-Drucker?

Das 3D-Druck-Haus in Beckum hat mit gehobener Ausstattung inklusive Smart-Home-Technik insgesamt rund 450.000 Euro gekostet. Waldemar Korte, der Architekt und Miteigentümer, sagt: „Momentan sind wir 10 bis 15 Prozent teurer als herkömmliche Bauweisen, wollen aber perspektivisch in zwei bis drei Jahren, wenn die Menge und die Masse da ist und sich Optimierungspotenzial aufgetan hat, kostenneutral werden und in vier oder fünf Jahren kostengünstiger sein als andere Bauweisen.“

Die Kosten für ein Haus aus dem 3D-Drucker könnten niedriger ausfallen als herkömmliche Bauweisen, weil die Bauzeit kürzer und der Materialverbrauch niedriger ist. Auch Leitungsrohre und Dämmung können zeitlich schneller eingebracht werden. Das Material selbst, der Flüssigbeton, ist zudem günstiger als Mauersteine, Mörtel und ein benötigter Innen-/Außenputz.

Das 38 Quadratmeter große Minihaus in Austin hat dagegen umgerechnet nur 9.500 Euro gekostet. Dieses wurde allerdings nicht auf Basis des deutschen Baurechts entwickelt. Bei solchen Preisen ist auch oftmals die Haustechnik nicht mit inbegriffen.

Zusammenfassend sind noch weitere Projekte nötig, damit man verlässliche Aussagen zu den Kosten eines 3D-Druck-Hauses treffen kann.

Was sind die Vorteile eines Hauses aus dem 3D-Drucker?

Es kommt nicht von ungefähr, dass immer mehr 3D-Häuser gebaut werden. Die neue Bautechnologie hat diverse Vorteile und könnte die Architektur verändern.

3D-Druck macht neue Formenvielfalt möglich

Häuser aus dem 3D-Drucker könnten den Häuserbau verändern, denn der 3D-Druck macht Gebäude in ungewöhnlichen Formen und mit vielen Rundungen möglich. Design-Vorgaben durch eckige Grundformen des Materials, Betonplatten und Steine beispielsweise, fallen weg.

Die 3D-Drucktechnik bietet Formfreiheit, während herkömmlicher Beton sehr formsteif ist. Sind die Gestaltungsmöglichkeiten beim herkömmlichen Betonieren durch die notwendige Verschalung begrenzt sind, erlaubt der 3D-Druck auch unkonventionelle Formen wie abgerundete Ecken oder bauchige Außenwände.

Seine Vorzüge spielt der 3D-Druck vor allem dort aus, wo geometrisch komplexe Bauteile in kleinen Stückzahlen produziert werden sollen, zum Beispiel bei Rundungen.

Schnellere Baugeschwindigkeit und Planungssicherheit

Da der Drucker mit einer Geschwindigkeit von bis zu einem Meter pro Sekunde arbeitet, kann ein typisches Einfamilienhaus in durchschnittlich 48 Stunden fertig gedruckt sein, Aussparungen für Leitungen und Rohre inklusive. Der Drucker verarbeitet die Daten und arbeitet sie einfach nacheinander ab. Dadurch lassen sich seine Arbeitszeit und der Ablauf des Bauvorhabens exakt und verlässlich planen.

Weniger Ressourcenverbrauch

Ein weiterer Vorteil des 3D-Drucks beim Hausbau ist, dass an Beton nur das verbraucht wird, was für den Bau benötigt wird. Es fällt kein „Abfall“ an. Man benötigt auch keinen Baustahl, was die Kosten reduziert sowie den CO2-Ausstoß.

Geringere Baukosten

Da weniger Material benötigt wird und auch deutlich weniger Arbeitskraft – zur Bedienung des Druckers sind nur wenige Personen notwendig – spart der 3D-Hausdruck Baukosten.

Wirkt dem Fachkräftemangel auf dem Bau entgegen

Schon heute sind die Wartezeiten auf Handwerker sehr lang. Auch auf ein Fertighaus muss man derzeit sehr lange warten. Der Zentralverband Deutsches Baugewerbe sieht in dem neuen und schnellen Verfahren eine Chance, die angespannte Baubranche zu entlasten.

Wer bietet 3D-Druck-Häuser an?

Wer sich für ein 3D-Druck-Haus interessiert, der findet in Deutschland bereits zwei Anbieter, an die er sich wenden kann:

Rupp Gebäudedruck GmbH: Das Unternehmen aus Pfaffenhofen wurde von den Brüdern Fabian und Sebastian Rupp gegründet, um den 3D-Druck von Häusern in Deutschland voranzubringen. Mit ihrem Familienunternehmen Michael Rupp Bauunternehmung GmbH, das Bauherr und ausführender Betrieb des 3D-Druck-Hauses in Wallenhausen war, bauen sie schon seit mehr als 25 Jahren Häuser. Das Ziel der Brüder: den 3D- Betondruck massentauglich zu machen, um so das Bauen insgesamt nachhaltiger zu gestalten. „Durch selbst entwickelte, nachhaltige Gebäude wollen wir der Komplettanbieter für 3D-gedruckte Häuser werden und das 3D-Druckverfahren in Deutschland und Europa als sichere, günstige, schnelle und ökologisch sinnvolle Bauweise etablieren“, erklärt Sebastian Rupp.
Hous3Druck UG: Das Unternehmen in Gründung zeichnet für das 3D-Druck-Haus in Beckum verantwortlich. Es wurde gegründet von dem Architekten Waldemar Korte und dem Ideengeber Georgios Staikos sowie Michael Hanhues und Viktor Weigandt, weiteren Unternehmern aus Beckum.

Wird sich der 3D-Druck von Häusern in Deutschland durchsetzen?

Ob sich der 3D-Druck von Häusern in Deutschland durchsetzt, ist noch offen. Die dazu notwendigen, speziellen Drucker werden noch nicht als Massenware gefertigt. Deshalb ist der 3D-Druck von Häusern noch teuer.

Zudem ist die Materialwahl noch sehr eingeschränkt. Welches Material für den Hausbau verwendet werden kann, ist vom Drucker abhängig, nicht unbedingt von den Wünschen des Bauherren.

Zudem ist Beton nicht gerade ein umweltfreundlicher Baustoff. Es gibt allerdings auch schon Versuche mit anderen Materialien wie Lehm und Stroh. In der Lombardei in Italien steht beispielsweise ein Prototyp-3D-Haus, das aus diesen Materialien gedruckt wurde. Und nahe Ravenna wurde ein Haus komplett aus Lehm gedruckt.

Ein weiterer Punkt ist, dass in 3D-Druck-Häusern häufig nur Oberflächen mit Rillen möglich sind. Das liegt daran, dass der Beton in Schichten aufgetragen wird.

Denkbar ist, dass es künftig Häuser in Mischbauweise geben wird, bei der sowohl konventionelle Methoden als auch mit 3D-Druckern gefertigte Elemente zum Einsatz kommen.

„Wir glauben, dass 3D-Druck vor allem in der Vorfertigung seinen Markt finden wird. In der Halle werden Teile durch den Drucker gefertigt, dann zur Baustelle gefahren und in modularer Bauweise zusammengefügt“, sagt Pakleppa, Hauptgeschäftsführer Zentralverband Deutsches Baugewerbe. Das habe den Vorteil, dass man den Drucker nicht immer auf der Baustelle aufstellen und danach umsetzen müsse.