_Gerüste und Schalungen

Die additive Fertigung im Bauwesen entwickelt sich kontinuierlich weiter. Sind es bisher zumeist Betonwerkstoffe, die mithilfe von Extrusionsverfahren zu tragenden und nichttragenden Elementen geschichtet werden und es mittlerweile bis in die projektfähige Umsetzung geschafft haben, ist es an der Zeit, auch andere Materialien ins Auge zu fassen. Dabei rückt der natürliche Baustoff Lehm in seiner Eigenschaft als Massivbaustoff und Konstruktionsmaterial in Form von Stampflehm nach. 

Bereits seit einigen Jahren forscht ein Team am Institut für Tragwerksentwurf der Technischen Universität Braunschweig an der automatisierten Fertigung von Stampflehmwänden sowie den entsprechenden robotergestützten Verfahren. Dass sich das nachhaltige und ökologische Baumaterial besonders für die innovative Technologie eignet, zeigt der Vergleich mit der herkömmlichen Herstellungsart. Um mit Lehm tragfähig oder formhaltig zu bauen, muss bisher mithilfe manueller Kraft und ressourcenintensiver Schalung gearbeitet werden. Zwar ist das Stampfen des erdfeuchten Lehms mit handgeführten Holzstampfern bereits schon weiterentwickelt worden und wird teilweise von pneumatischen Verdichtern übernommen, doch sind die Hürden noch zu hoch, um mit den effizienteren Alternativen zu konkurrieren und im größeren Maßstab zu agieren. Zumal der Großteil der Kosten im Stampflehmbau auf die Herstellung der Schalung entfallen, die besonders formstabil sein muss, um dem Stampfdruck standzuhalten.

Kombinierte Fertigungsschritte und Gleitschalung als Effizienzfaktoren

An dieser Stelle tritt jedoch auch ein Vorteil des Materials zutage, der dem robotergestützten Fertigungsverfahren dient. Anders als Beton muss Lehm für seine anfängliche Festigkeit nicht aushärten. So ist beim Stampflehmbau der Einsatz einer mitlaufenden Schalung möglich und gerade in Verbindung mit automatisierten Verfahren auch besonders ressourcenschonend und effizient. Die verschiedenen Fertigungsschritte erfolgen fast gleichzeitig: Die vollautomatisierte Technik kombiniert das Füllen, Verdichten und Schalen mithilfe eines adaptiven Gleitschalungssystems in einem Schritt.

Die In-Situ-Fertigung weist außerdem Vorteile gegenüber bereits existierender Vorfertigungstechniken auf, wie die Wissenschaftler*innen der TU Braunschweig darlegen. So entfällt sowohl der Transport vorgefertigter Elemente, wie auch die aufwendigere Nachbearbeitung der Fugen zwischen den einzelnen Blöcken, die nach wie vor auf der Baustelle erfolgen muss.

Prototyp und Schritte zur serienfähigen Anwendung in der Baupraxis

Seit Ende der 2010er Jahre widmet sich das Team der TU der Forschung und Entwicklung rund um den robotergestützten Stampflehmbau. In einem wichtigen nächsten Schritt soll der Prozess auf die Baustelle und in die Praxis übertragen werden. Das Verfahren wurde für die In-Situ-Produktion weiterentwickelt. Dabei konnte auch im Zuge eines Studierendenprojekts mit Bewerbung für die Ausstellung eines Prototypen auf der Landesgartenschau Neuss 2026 ein Forschungsdemonstrator detailliert geplant werden.

Dieser basiert auf einem dreiachsigen Portaldrucker, wie er bereits für den 3D-Druck von Beton zum Einsatz kommt. Um auf komplexe Wandstöße der Stampflehmbauwände zu verzichten, sind Knotenpunkte an den Schnittstellen der Bauteile sowie an Öffnungen, Installationen oder Einbauten in Form von Holzelementen entwickelt worden. Der mobile, versetzbare Portaldrucker erlaubt es, die Konstruktion zu skalieren bis hin zur Anwendung von Stampflehm für den mehrgeschossigen Wohnungsbau. 

All das kann mit einem Baumaterial erfolgen, das bereits vor Jahrtausenden verwendet wurde, besonders gute bauphysikalische Eigenschaften mitbringt, unbegrenzt verfügbar und vollständig in den Kreislauf oder in die Natur rückführbar ist. Durch die moderne Fertigungstechnologie eröffnet sich jedoch ein völlig neues Anwendungsspektrum, das ökologische und idealerweise auch ökonomische Antworten auf die heutigen Herausforderungen in der Baubranche gibt.

Fachwissen zum Thema

Surftipps

• https://www.tu-braunschweig.de/ite/teaching/me-/-mex/24-25-wise-bbsr-rammed-earth