Durch 3D-Druck mit Spritzbeton in die Zukunft des Bauwesens

In einer Fabrikhalle bei Hamburg baut ein Start-up mit KUKA Robotern an der digitalen Zukunft des Städte- und Infrastrukturbaus. Das Team revolutioniert dabei nicht nur die Herstellung von Betonbauteilen durch 3D-Druck, sondern auch noch die dazugehörigen Planungs- und Ausführungsprozesse.

Neues Verfahren für den 3D-Betondruck mit Robotern

In der Mitte eines Raumes steht auf einer Stahlpalette ein L-förmiger Gitterstahlkorb. Daumen hoch in Richtung Bediener, der an einem Touchpanel das Startsignal gibt. Sekunden später erfüllt das Brummen und Klackern einer Betonmischanlage die Halle. Langsam richtet sich im Bauraum eine Maschine wie ein zum Leben erweckter Dinosaurier auf. Die Szene spielt bei Hamburg und nicht im Jurassic Park. Der leuchtend weiße KUKA Roboter im Innern der Anlage ist alles andere als furchterregend und trägt mit gleichmäßigen Bewegungen aus einer großen Düse Spritzbeton auf den Gitterstahlkorb auf. Schicht für Schicht wächst ein feucht glänzendes, blau-graues Gebilde – noch mit Wellenstruktur und rauer Oberfläche, die dann bald von einem zweiten Roboter mit einem großen spachtelartigen Werkzeug glatt und in Form gestrichen wird.

Beim 3D-Druck mit Spritzbeton wird das Material direkt auf das Stahlgitter aufgetragen.

Mit Spritzbeton aus dem 3D-Drucker zu grenzenloser Formenvielfalt

„Der Roboter mit der Spritzbetondüse ist der Star unserer Anlage“, sagt Hendrik Lindemann. Er drucke gerade den Prototypen einer Brückenkappe, wie sie beispielsweise für eine Betonbrücke gebraucht würde. Aber auch Wände oder andere Elemente habe der Roboter im Repertoire. Lindemann ist studierter Architekt und Experte für digitale Fertigung. Und er ist mit Roman Gerbers, Niklas Nolte und Alexander Türk Co-Founder von Aeditive, dem Start-up, das hier in der alten Fabrikhalle bei Hamburg an der digitalen Zukunft des Betonbaus arbeitet.

Der erste Roboter trägt beim 3D-Druck im Bauwesen den Spritzbeton auf, der zweite Roboter glättet ihn.

Der Concrete Aeditor ist sowohl stationär als auch mobil einsetzbar

Den Herzschlag der sowohl stationär wie auch mobil einsetzbaren 3D-Betondruck-Fertigung bestimmen zwei sechsachsige KUKA Roboter aus der KR QUANTEC ultra Serie. Mit einer maximalen Traglast von 300 Kilogramm und einer Reichweite bis zu 3.900 Millimetern gehören sie zu den stärksten und kompaktesten Industrierobotern. Als Foundry-Varianten sind sie besonders geeignet für Bereiche mit hohem Verschmutzungsgrad, hoher Feuchtigkeit und hohen Temperaturen.

Herzstück für den 3D-Druck mit Spritzbeton: zwei KR QUANTEC ultra Roboter in der Foundry-Version.

Zwei Roboter, ein Ziel: das perfekte Fertigteil durch 3D-Druck von Betonbauteilen mit Spritzbeton

Und genau darum geht es in der Norderstedter Demonstrationsanlage des „Concrete Aeditor“ genannten 3D-Druckers. Die vom ersten Roboter geführte, eigenentwickelte Spritzbetondüse arbeitet Hand in Hand – oder besser: Greifer in Greifer – mit einem zweiten Roboter, der das parallele Rüsten des Baukörpers übernimmt. „Wir sind mit unserem neuen automatisierten Verfahren in der Lage, sogar tragende Betonteile im 3D-Druck zu produzieren“, sagt Hendrik Lindemann. Und das buchstäblich aus einem Guss. Der Concrete Aeditor umfasst Produktions- und Material-Container sowie die Betonmischeinheit mitsamt der Wasser- und Energieversorgung und einer eigenen softwaregestützten Steuerung. „So kann unsere Anlage immer nah bei ihren Bauaufträgen in Fertigteilwerken oder auf Baustellen sein“, unterstreicht der Marktstratege Türk.

Die Aeditive-Gründer: Roman Gerbers, Niklas Nolte, Hendrik Lindemann und Alexander Türk (v.l.n.r.).

Mit umfassender Datenintegration zu maximaler Prozess- und Kostentransparenz

Über eigene Software ermögliche Aeditive seinen Nutzern, die zu druckenden Bauteile ohne besondere Vorkenntnisse digital zu erzeugen. „Die während des Produktionsprozesses erzeugten Daten helfen uns, die Anwender bei der Qualitätssicherung zu unterstützen und Verschleißprozesse vorauszuberechnen“, erläutert Lindemann. Dass die Aeditive-Roboter Arbeitsplätze wegnehmen, weist Türk von sich:

Im Gegenteil. Angesichts des fortschreitenden Fachkräftemangels, auch am Bau, sichert die Automatisierung eher bestehende Arbeitsplätze. So wird verhindert, dass Unternehmen bei weiter ansteigender Auftragslage nicht in Kapazitätsengpässen stecken bleiben.

Alexander Türk, Co-Founder Aeditive

Das Start-up Aeditive, so scheint es, tritt mit einer umfassenden Vision für die digitale Zukunft des Bauwesens an. Durch eine einzigartige technische Veränderung in der Produktionskette will Aeditive das Bauwesen revolutionieren und trifft dabei in einer Branche mit hohem Automatisierungspotential auf Aufbruchstimmung.