Digitalisierung im Bauwesen
Traditioneller Stahlbeton wird seit Jahrzehnten als wirtschaftliche Bauweise eingesetzt. Mit der Einführung digitaler Technologien vollzieht sich ein Wandel. In dem Maße, wie das Interesse an digitalen Werkzeugen und Prozessen wächst, steigt auch das Interesse am 3D-Betondruck (3DCP). Die Digitalisierung ist die treibende Kraft mit dem Ziel, die Produktivität zu verbessern und Zeit zu sparen und gleichzeitig etwas wirklich Einzigartiges zu bieten.
Viele Unternehmer und Institute sehen das Potenzial, die additive Fertigung oder den 3D-Druck im Bauwesen einzusetzen. Es gibt eine steigende Nachfrage von Bauherren, Architekten, Ingenieuren und Bauunternehmern, die sich die Designflexibilität und das Potenzial vorstellen können.
Sika hat sich zum Ziel gesetzt, diese Begeisterung für 3DCP durch das Angebot innovativer Materialien und Lösungen für den 3D-Betondruck zu verbinden.
Wie funktioniert der 3D-Betondruck?
- Ein Druckkopf/ eine Düse wird an einem Roboterarm oder einem Portal montiert
- Der Druckknopf/ die Düse ist über eine Schlauchleitung mit einer Pumpe verbunden.
- Die Komponenten des Materials werden gemischt.
- Das Gemisch wird in den Druckkopf/ die Düse gepumpt.
- Es werden Lagen übereinander extrudiert.
- Um die Eigenschaften der Mischung zu verändern, können Zusätze oder Beimischungen hinzugefügt werden.
Die passende Ausrüstung setzt sich dabei aus einem Durchlaufmischer für zementhaltige Materialien, eine Pumpe zum kontinuierlichen Fördern von frisch gemischten Material, einer ausreichend langen Rohrleitung zum Anschluss von Pumpe und Druckkopf sowie ein Roboterarm oder Portal mit Druckkopf und Düse zusammen. Hinzu kommt die geeignete Software für die Übersetzung eines 3D-Computermodells in ein Maschinenprogramm, oft als Slicing bezeichnet.
Arten von Systemen
Beim 3D-Betondruck unterscheiden sich einkomponentige, zweikomponentige und mehrkomponentige Lösungen grundlegend in ihrer Materialzusammensetzung und den spezifischen Anforderungen an den Druckprozess. Auf unseren Websites zum Thema erfahren Sie mehr über die verschiedenen Systeme.
Welche Arten von Objekten können 3D-gedruckt werden?
Die Möglichkeiten des 3D-Betondrucks sind endlos. Damit können Sie individuelle Objekte herstellen, die mit herkömmlichen Betongussverfahren nicht machbar sind. Dabei kann es sich um kleinere Komponenten wie architektonische Möbel oder um große, vollständig gedruckte Gebäude und zivile Infrastruktur handeln. Sika hat Erfahrung mit allen Arten.
Drucken vor Ort
Infrastruktur und Tiefbau
Schalung
Fassadenelemente
Modulares Gebäude
Bauelemente
Architektonische Wände
Treppe
Gartenmöbel
Innenmöbel
Gefärbter Beton
Ganz großes Kino: 3D-Betondruck mit High-End Performance
Der 3D-Druck, auch als Additive Manufacturing bekannt, ist eine innovative Fertigungstechnologie. Im Vergleich zu herkömmlichen Technologien liegt der größte Vorteil in der starken Integration digitaler Modelle. Beim 3D-Druck werden Materialien Schicht für Schicht extrudiert und gestapelt, um auf Basis der digitalen Modelle dreidimensionale Objekte zu bilden. Schrittweise wurde aus dieser Technologie der 3D-Betondruck (3DCP) entwickelt. Mit Sikacrete® bietet Sika Mikrobeton für schnelle, individuelle und innovative Lösungen.
Alle Informationen erhalten Sie in unserer kostenlosen Broschüre.
Noch Fragen? Wir haben Antworten!
3D-Concrete-Printing ist ein additives Fertigungsverfahren, bei dem betonähnliche Materialschichten automatisch über eine Düse aufgetragen werden – gesteuert durch Robotik oder ein Gantry-System.
1K (einkomponentig) nutzt Zementpulver gemischt mit Wasser, während 2K (zweikomponentig) zusätzlich ein Aktivator-System für sofortige Festsetzung enthält – ideal für präzise und stabile Druckstrukturen.
Essentiell sind ein Mischer, ein Förderpumpensystem, Schläuche, Roboter- oder Gantry-Achse, Druckdüse und Software zum „Slicing“ bzw. Übersetzen von CAD-Daten in Druckprogramme.
Verwendet werden spezielle 3D-Druckmörtel wie Sikacrete®-7100/2701/751/733 – mit feiner Körnung, niedriger Viskosität und ausgeprägtem thixotropem Verhalten.
3D-druckfähiger Mörtel stellt den derzeit am weitesten verbreiteten Ansatz dar. Besonders vorgemischte Trockenmörtel-Lösungen eignen sich hervorragend für unterschiedliche 3D-Drucksysteme und Demonstrationsprojekte – dank ihrer einfachen Handhabung und unkomplizierten Anwendung.
Zusatzmittel wie Beschleuniger, Verzögerer, Farbpigmente, Schwindreduzierer oder Luftporenbildner sorgen für eine definierte Verarbeitbarkeit, ein schnelles Erhärten und die gewünschten Oberflächeneigenschaften.
Gedruckt werden können Möbel, architektonische Elemente, Fassadenteile, Treppen oder sogar komplette Gebäude und Infrastrukturkomponenten.
Die Technologie des 3D-Drucks von Beton ermöglicht eine deutliche Reduzierung von Arbeits- und Materialkosten. Zudem erlaubt sie die Herstellung komplexer Freiformen, steigert die Produktivität und verringert den Ausschuss.
Die Druckgeschwindigkeiten liegen typischerweise bei einigen Metern pro Minute und können je nach Volumen, verwendetem Material und Elementgeometrie bis zu etwa 1 m/s erreichen.
Ja – durch Vorprüfung und Zusatzmittelauswahl können lokal verfügbare Zuschläge oder Zemente genutzt werden – Transportwege werden minimiert.
Weniger Materialverbrauch, optimierte Dosierraten und Wegfall von Schalung reduzieren Ressourcenbedarf und CO₂–Bilanz erheblich.
Durch die gezielte Einstellung der Rezeptur von druckbaren Mörteln und Betonen in Kombination mit gut eingestelltem Druckequipment kann eine hohe Oberflächenqualität erzielt werden. Die gedruckten Schichten lassen sich entweder automatisch während des Druckprozesses durch das Aufbringen von Seitenplatten an der Düse oder nachträglich manuell glätten.
Die Erstarrungszeit (Setting Time) beschreibt den Zeitpunkt, an dem das Material zu erhärten beginnt. Dieser Parameter ist entscheidend für die Verarbeitbarkeit und das Aufbringen weiterer Schichten im 3D-Druckprozess.
