Smart Homes aus dem 3D Drucker – Häuser der Zukunft?

Die Anfänge des 3D-Drucks für die Baubranche bestanden in einer additiven Fertigung, bei der einzelne Bauteile im Werk vorgefertigt und auf der Baustelle zusammengefügt wurden. Inzwischen lassen sich aber bereits komplette Baukörper von Häusern per 3D-Druck erzeugen – nur Fenster, Türen, Installationen und das Dach werden derzeit noch separat produziert und montiert. Die Technologie des 3D-Drucks könnte in einigen Jahren besonders beim Einsatz im Weltraum oder auf fremden Planeten interessant werden, wenn Habitate für Astronauten einfach aus vorhandenen Ressourcen wie Mondgestein oder Mars-Sand gedruckt werden können. Wer bereits heute in einem Haus aus dem 3D-Drucker wohnen möchte, hat allerdings nicht viel Wohnraum zur Verfügung, wenn das Gebäude am Stück gedruckt wird. Für die Early Adopter unter den Bauherren von Modulhäusern, die Ihre Wohnfläche ohnehin reduzieren wollen, muss das das kein Manko darstellen. Für diese kann eine solche Form des Bauens auch jetzt bereits interessant sein …

Das russische Start-up Apis Cor hat einen Drucker entwickelt, der Häuser direkt vor Ort drucken kann. Ein 60 Quadratmeter großes Haus kann damit an einem Tag gedruckt werden:

Apis Cor verwendet Beton als Baustoff. Dieser ist nicht zuletzt wegen des für dessen Herstellung notwendigen Abbaus von immer knapper werdendem Sand umstritten. Das italienische Unternehmen WASP hat sich bei der Entwicklung seiner Lösungen für den Hausbau dagegen Lehmwespen zum Vorbild genommen – diese verwenden zum Nestbau vor Ort vorhandenen Lehm. Der 3D-Printer von WASP wird folgerichtig mit einer Mischung aus Lehm und Faserstoffen wie Reisstroh und -spelzen gefüttert. Zur Dämmung können wiederum Reisspelzen oder andere ökologische Einblasdämmstoffe in die beim Druck entstehenden Luftkammern gefüllt werden:

3D-Druck für den Hausbau der Zukunft

In den arabischen Emiraten ist der Bau von ganzen Wohnstädten mittels 3D-Drucktechnologie geplant: Scheich Muhammad bin Raschid Al Maktum gab bekannt, dass bis 2030 ein Viertel der Neubauten in Dubai auf diese Weise hergestellt werden sollen. Aber auch weltweit ist die additive Fertigung auf dem Vormarsch: Durch den Wegfall von Patenten für die ersten 3D-Drucker vor einigen Jahren, ist es Herstellern nun möglich, funktionale Komponenten zu imitieren und nachzubauen. Seit dieser Freiheit in der Entwicklung der additiven Fertigung ist eine Vielzahl an neuartigen Druckverfahren und Werkstoffen zu beobachten. Es kann mit unterschiedlichen Pulvern wie Keramik oder Metallen gedruckt werden.

Für den Hausgebrauch kommen im FDM Druckverfahren bisher meist ABS- oder PLA-Filamente zum Einsatz. Dies sind Kunststoffe mit ähnlichen Eigenschaften, die stabile und bruchsichere 3D-Objekte innerhalb weniger Stunden erzeugen können. Die größte Schwäche der additiven Fertigung ist nach wie vor die Länge, die ein Ausdruck benötigt. Hersteller von 3D-Druckern für Hobbyanwender sind durch Software-Aktualisierungen und Verbesserungen der Einzelteile eines 3D-Druckers bestrebt, den Druckvorgang zu beschleunigen und für eine noch raschere Prototypenerzeugung zu sorgen.

Rapid Prototyping in der Architektur

Wer mit einem 3D-Drucker ein Haus erzeugen möchte, benötigt meist zuerst ein Miniatur-Modell zur Ansicht. Architekten nutzen das FDM-Druckverfahren für die Erzeugung derartiger Anschauungsobjekte, dieser Vorgang wird als „rapid prototyping“ bezeichnet. Am Modell lassen sich leicht Fehler in der Konstruktion erkennen, auch Kunden und Auftraggeber haben durch ein Modell vor dem endgültigen Auftrag noch einmal die Möglichkeit, Korrekturen in der Gestaltung und Formgebung durchzuführen. Wird das Modulhaus oder der Gebäudekomplex dann mittels additiver Fertigung erzeugt, kommt ein Druckverfahren mit flüssigem Beton zum Einsatz. Architekten schätzen es besonders, dass simultan ebenfalls mit Metall-Elementen gearbeitet werden kann. Ein nachträgliches Zusammenfügen von fertigen Werkstücken aus unterschiedlichen Werkstoffen wird überflüssig.

3D-Druck & die Ökologie

Der ökologische Hausbau mittels 3D-Druck führt noch ein Schattendasein. Es liegt in der Natur der Sache, dass das Rohmaterial beim 3D-Druck fließfähig sein muss. Beim Modellbau wird deshalb Kunststoff verwendet, beim Hausbau in aller Regel Beton. In einem ökologischen Zusammenhang steht da höchstens der Zweck, wie es z.B. beim Bau von Notunterkünften im Fall von Naturkatastrophen der Fall ist, oder der Nachhaltigkeitsgedanke wie beim Recycling von Kunststoff für den Druck von Elektrofahrzeugen wie “Solar Voyager”. Löbliche Ausnahmen bilden da “Upprinting Food”, ein niederländisches Unternehmen, das Lebensmittelüberschuss wie Brot und Reis für 3D-gedruckte Snacks verwertet, und das Gaia-Haus von WASP, das ausschließlich aus natürlich vorkommenden Stoffen besteht.

An Entwicklungen von umweltfreundlichen Filamenten – also den Rohmaterialien (also der “Druckertinte”) für den 3D-Druck – wird emsig gearbeitet: Angefangen mit den bereits erwähnten recycleten Kunststoffen bis zu Zuschlagstoffen aus pflanzlichen Abfallprodukten wie Pflanzenfasern und Kaffeesatz. Alle kunststoffhaltigen Lösungen – darunter fallen auch Filamente aus biologisch abbaubarem PLA – können umweltbewusste Bauherren nur insoweit zufrieden stellen, als damit zumindest menschliche, pflanzliche, tierische und andere Abfälle benutzt werden können, 3D-Druckobjekte herzustellen. Bleibt zu hoffen, dass sich neben “Upprinting Food” und WASP viele weitere Unternehmen zum Ziel setzen mit komplett natürlichen Materialien zu arbeiten. Immerhin bietet der 3D-Druck nicht nur den Vorteil relativ einfach eigene Entwürfe zu realisieren, sondern er hilft auch bei der Abfallvermeidung während des Bauprozesses.

Smart Gadgets für “Häuser der Zukunft”

Neben einem 3D-Drucker gibt es viele weitere smarte Geräte, welche als zukunftsweisend angesehen werden: Wie 3D-Drucker sind die meisten Elektrogeräte beim Kauf mit einer Möglichkeit der Anbindung an ein Hochleistungs-Internet ausgestattet. Im IoT – dem Internet of Things – kommunizieren die einzelnen Elemente im Smart Home miteinander und sollen dem Anwender ein größtmögliches Plus an Lebensqualität verschaffen. Übernehmen smarte Roboter zum Beispiel Arbeiten im Haushalt oder kümmern sich die Elektrogeräte automatisch um die Bestellung von notwendigen Lebensmitteln, bleibt mehr Zeit für andere Dinge – die Verwendung der persönlichen Daten steht dabei auf einem anderen Blatt Papier.

Der Einsatz intelligenter Geräte im Smart Home ist ebenso vielseitig wie die Nutzungsmöglichkeiten moderner 3D-Drucker. Eine hilfreiche Testübersicht für die aktuell beliebtesten Smart-Home-Geräte gibt es in einem ausführlichen Ratgeber. Mit einem Echo Dot z.B. kann man sich eine moderne und leistungsfähige Sprachsteuerung ins Haus holen und eine komfortable Alternative zum herkömmlichen Smart-Home-Bedienfeld an der Wand schaffen.

Smart Home: (Fast) Nichts ist unmöglich

Um die Regulierung der Raumtemperatur brauchen Sie sich im Smart Home ebenso wenig Gedanken machen, wie um die Ein- und Ausschaltung Ihrer Zimmerbeleuchtung. Im Smart-Home-System installieren Sie ganz einfach alle nötigen Sicherheitskomponenten, von einer Überwachungskamera vor der Haustür, welche sich nach Belieben vom Smartphone aus steuern lässt, über leistungsfähige Bewegungsmelder im Innen- wie Außenbereich bis hin zu selbstschließenden Vorhängen oder Fensterläden. Für die meisten Geräte stehen direkt vom Hersteller benutzerfreundliche Apps für die Steuerung zur Verfügung.

Bildquellen: Apis Cor via 3Dprint.com (Bild 1), Apis Cor (Video), WASP (Video 2), mebner1 / Pixabay (Bild 2), Gerd Altmann / Pixabay (Bild 3), Pixaline / Pixabay (Bild 4)

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