Mineralschaum als Schalung

Wie lassen sich Bauteile erstellen, für die weniger Beton benötigt wird, die aber dennoch genauso tragfähig sind? Welche Möglichkeiten bietet der 3D-Druck, um dieses Prinzip des Form follows Force umzusetzen? Und welches Druckmaterial kann eventuell auch ökologisch punkten? Die Fragen, die sich das Team des Instituts Digital Building Technologies (DBT) an der ETH Zürich im Rahmen des Forschungsprojekts Foamwork stellte, berühren gleich mehrere aktuelle Themen im Betonbau.

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In einem Pilotprojekt entstand nun ein zwei mal 1,3 Meter großes Rippendeckenelement, mit dem eine neue Herstellungsmethode Form annimmt. Grundlage sind Aussparungskörper aus dämmendem Mineralschaum, die mithilfe von 3D-Druck additiv gefertigt wurden. Das verwendete Druckmaterial hat ein aus der ETH Zürich hervorgegangenes Startup namens FenX entwickelt. Die auf dem Geopolymer-Verfahren beruhende Rezeptur setzt auf mineralische Abfallstoffe – in diesem Fall Flugasche –, die mit einer passenden zementfreien Aktivierungslösung versetzt und in einem speziellen Verfahren aufgeschäumt werden.

Die Schalungseinlagen erinnern optisch an aufgerollte Feuerwehrschläuche. Ihre Form und Platzierung ergibt sich aus den zuvor berechneten Lastlinien. Nachdem sie an den gewünschten Stellen in die Deckenschalung eingebracht worden waren, ließ man die Zwischenräume mit ultrahochfestem faserbewehrtem Beton füllen. Bei der Herstellung des Deckenelements kamen 24 Schalungselemente in zwölf unterschiedlichen Formen zum Einsatz. Nach dem Aushärten des Betons lassen sich die Mineralschaumkörper entweder entfernen und recyceln – oder sie verbleiben an Ort und Stelle.

Das Forschungsprojekt zeigt eindrucksvoll, welche Chancen der Schalungsbau durch die Kombination von automatisierten Methoden mit recycelten beziehungsweise recycelbaren Materialien für ein klimafreundlicheres Bauen mit Beton bietet. Laut des DBT-Teams lassen sich bei der gewählten Herstellungsmethode bis zu 70 Prozent an Beton einsparen. Die Wahl eines Deckenelements als Pilotprojekt ist dabei nicht zufällig, schließlich wird beim Bau von Geschossplatten im Hochbau besonders viel Beton verbraucht (siehe Tipps zum Thema).

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