Eine Brücke aus dem 3D-Drucker von Zaha Hadid

Für die Architekturbiennale 2021 in Venedig haben die Forschungsabteilung von Zaha Hadid Architects ZHACODE und die Block Research Group der ETH Zürich eine recycelbare Brücke aus dem 3D-Drucker entwickelt. Eine Konstruktion, die ohne MörtelMörtel: Mörtel ist ein Gemisch aus Sand, Wasser, Zement und gegebenenfalls weiteren Zusatzstoffen. Er dient als Verbindungsmaterial beim Mauerwerksbau und sorgt für eine stabile und dauerhafte Verbindung der Steine oder Ziegel. und Armierungsstahl auskommt. Jetzt steht das Bauwerk auf der Shortlist des „AJ100 Awards 2022“ in der neuen KategorieKategorie: Die Kategorie beschreibt die Gefahrenklasse von Stoffen und Materialien, z.B. entzündbare Flüssigkeiten, Gas oder Staub, und hat Einfluss auf die Brandschutzanforderungen. „Innovation of the Year“. 

Venedig ist bekannt für Brücken. Eine Betonbogen-Brücke aus dem 3D-Drucker bekam die Lagunenstadt zur vergangenen Architektur-Biennale. Das Projekt entwickelte die Forschungsabteilung von Zaha Hadid Architects ZHACODE gemeinsam mit der Block Research Group (BRG) der ETH Zürich. Beide Institutionen zeigten damit, dass sich mittels 3D-Druck tragende Betonstrukturen bauen lassen, die mit weniger Material – und ohne Armierungsstahl und MörtelMörtel: Mörtel ist ein Gemisch aus Sand, Wasser, Zement und gegebenenfalls weiteren Zusatzstoffen. Er dient als Verbindungsmaterial beim Mauerwerksbau und sorgt für eine stabile und dauerhafte Verbindung der Steine oder Ziegel. auskommen. Somit minimiert sich die Umweltbelastung beim Bau. Bei diesem System werden nur 30 % des Zementvolumens und nur zehn Prozent der benötigten Stahlmenge im Vergleich zu einer herkömmlichen flachen Stahlbetonplatte verwendet wird.

Die 12 mal 16 Meter große Brücke aus dem 3D-Drucker macht außerdem das Konstruktionspotenzial der Technologie bei Betontragwerken deutlich. Aufgrund ihrer geometrischen Form ist die Brücke extrem stabil: Somit besteht das Bauwerk aus einzeln gefertigten Beton-Bausteinen. Wie bei alten Steinbrücken bilden diese Bögen. Die Kräfte wirken dadurch auf die im Boden miteinander verstrebten Stützen. Solche Bausteine stabilisieren sich somit durch die Geometrie des Bauwerks selbst – ein Prinzip, das schon die alten Römer kannten.

Innovativ ist die Art des Beton-3D-Drucks, die die Experten gemeinsam mit dem Innsbrucker Unternehmen Incremental3D entwickelten: Der Beton wird dabei nicht wie üblich horizontal aufgetragen, sondern in ganz spezifischen Winkeln, sodass sie genau rechtwinklig zu den Druckkräften zu liegen kommen. Solch ein Verfahren bewirkt, dass sich auch die bis zu 500 einzelnen Druckschichten im Inneren der Bausteine stabilisieren. Ihre gestreifte Struktur gab der Brücke übrigens den Namen „Striatus“ (lat. gerillt, gerippt, gestreift). Bei der Brücke aus dem 3D-Drucker kam eine Zweikomponenten (2K)-Betontinte zum Einsatz, um ungleichmässige und nicht parallele Schichten zu drucken. Firma Holcim entwickelte den Spezialbeton für den 3D-Drucker eigens für diesen Zweck.

Die Einzelteile der Brücke aus dem 3D-Drucker wurden im Labor geformt und vorbereitet und dann vor Ort ohne MörtelMörtel: Mörtel ist ein Gemisch aus Sand, Wasser, Zement und gegebenenfalls weiteren Zusatzstoffen. Er dient als Verbindungsmaterial beim Mauerwerksbau und sorgt für eine stabile und dauerhafte Verbindung der Steine oder Ziegel. zusammengesetzt. So kann die Konstruktion jederzeit demontiert und an einem anderen Ort wieder aufgebaut oder recycelt werden. Alle Materialien sind im Trockenbauweise ohne BindemittelBindemittel: Materialien wie Zement, Gips oder Kalk, die verwendet werden, um andere Materialien zusammenzuhalten. verlegt, können daher getrennt und immer wieder neu verwendet werden. „Mit dieser präzisen Form von Beton-3D-Druck können wir die Prinzipien des traditionellen Gewölbebaus mit dem digitalen Betonbau verbinden und Material ausschließlich dort einsetzen, wo es strukturell notwendig ist, erklärt ETH-Professor Philippe Block, Co-Direktor der Block Research Group. Die „Striatus“-Brücke schaffte es auf die Short des „AJ100 Awards 2022“ in der neu eingeführten KategorieKategorie: Die Kategorie beschreibt die Gefahrenklasse von Stoffen und Materialien, z.B. entzündbare Flüssigkeiten, Gas oder Staub, und hat Einfluss auf die Brandschutzanforderungen. „Innovation of the Year“ (technologische Innovation/inspirierende Problemlösungen). Gewinner werden am 22. Juni beim „AJ100-Galadinner“ bekanntgegeben.