13.05.2022

Öffentlich

Eine Brücke aus dem 3D-Drucker von Zaha Hadid

Foto: Naaro
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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, die ohne Mörtel und Armierungsstahl auskommt. Jetzt steht das Bauwerk auf der Shortlist des „AJ100 Awards 2022“ in der neuen Kategorie „Innovation of the Year“

Foto: Naaro

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. Die beiden Institutionen zeigten damit, dass sich mittels 3D-Druck tragende Betonstrukturen bauen lassen, die mit weniger Material – und ohne Armierungsstahl und Mörtel auskommen. Damit minimiert sich die Umweltbelastung beim Bau. Denn die Forschenden errechneten, dass bei diesem System nur 30 Prozent des Zementvolumens und nur 10 Prozent der benötigten Stahlmenge im Vergleich zu einer herkömmlichen flachen Stahlbetonplatte verwendet wird.

Foto: Naaro
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Über das Konstruktionspotenzial des 3D-Drucks

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

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Die Brücke aus dem 3D-Drucker braucht keinen Armierungsstahl

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. Dieses 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. Den Spezialbeton für den 3D-Drucker entwickelte die Firma Holcim eigens für diesen Zweck.

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Traditionelle Mauerwerkstechnik mit digitalem Betonbau verbinden

Die Einzelteile der Brücke aus dem 3D-Drucker wurden im Labor geformt und vorbereitet und dann vor Ort ohne Mörtel zusammengesetzt. Die Konstruktion kann damit jederzeit demontiert und an einem anderen Ort wieder aufgebaut oder recycelt werden. Die Materialien sind alle in Trockenbauweise ohne Bindemittelverlegt, 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 Kategorie „Innovation of the Year“ (technologische Innovation/inspirierende Problemlösungen). Die Gewinner werden am 22. Juni beim „AJ100-Galadinner“ bekanntgegeben.

Zeichnung: Zaha Hadid Architects
Zeichnung: Zaha Hadid Architects
Zeichnung: Zaha Hadid Architects
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