3D-Druck Architektur: Werden so die Häuser der Zukunft gebaut?
Von der Erstellung detaillierter Modelle bis hin zum Bau kompletter Gebäude ermöglichen 3D-Drucker effizientere Prozesse und innovative Designs in der Architektur. Wird die 3D-Druck Architektur das Bauen revolutionieren?
Stell dir vor, ein ganzes Haus wird nicht Stein für Stein gebaut, sondern Schicht für Schicht gedruckt – wie ein überdimensionales Objekt aus dem 3D-Drucker. Überall auf der Welt entstehen auf diese Weise tatsächlich Gebäude aus dem 3D-Drucker. Technologie und Bauprozesse entwickeln sich kontinuierlich weiter. In diesem Beitrag stellen wir einige Projekte vor und zeigen, wie ein 3D-Druck-Haus funktioniert, welche Vorteile es bietet und welche Herausforderungen noch bestehen.
Was ist 3D-Druck in der Architektur?
Beim 3D-Druck in der Architektur – auch als additiver Hausbau bekannt – werden Häuser nicht mehr aus Ziegeln gemauert. Stattdessen trägt ein computergesteuerter Roboterarm mit einer Spritzdüse Schicht für Schicht Baumaterial auf und zieht auf diese Weise die Wände hoch. Böden, Geschossdecken sowie das Dach werden nicht „gedruckt“, sondern herkömmlich gefertigt und später eingesetzt, ebenso wie die Fenster und die Türen. Das Baumaterial ist in den allermeisten Fällen eine spezielle Flüssigbetonmischung.
In Deutschland ist das erste Wohnhaus aus dem 3D-Drucker im nordrhein-westfälischen Beckum im Jahr 2021 fertiggestellt worden. Mit einer Wohnfläche von etwa 160 Quadratmetern und einer reinen Druckzeit von rund 100 Stunden zeigt es das Potenzial dieser Technologie.
Vorteile des 3D-Drucks im Bauwesen
Die Technologie verspricht viele Vorteile. In erster Linie soll sie das Bauen billiger und schneller machen. Aber auch gestalterisch bietet sie neue Möglichkeiten. Mit ihr können Architekturbüros komplexe Formen ohne zusätzlichen Aufwand realisieren. Nicht zuletzt eröffnet der automatisierte Bau neue Perspektiven für nachhaltiges und ressourcenschonendes Bauen.
Komplexe architektonische Formen realisieren
Die Technologie erlaubt es Architekturbüros, ausgefallene und organische Formen zu entwerfen, die mit konventionellen Methoden kaum machbar wären. Insbesondere abgerundete Ecken und kurvige Formen lassen sich mit dieser Bauweise gut umsetzen. Ein Beispiel ist das „H.O.M.E.-Haus 2024“ von Jasper Architects: Mit einer hexagonalen, an eine Bienenwabe erinnernden Struktur zeigt es, wie vielseitig 3D-Drucker-Gebäude gestaltet werden können. Gleichzeitig erzeugt die Bauweise neue Oberflächenmuster, wie die gleichmäßigen, gut sichtbaren Rillen an den Wänden. Diese entstehen, weil der Beton schichtweise aufgetragen wird.
CO₂-reduzierter Beton für nachhaltiges Bauen
Auch beim Thema Nachhaltigkeit kann die 3D-Architektur punkten. Ein gutes Beispiel dafür ist das Wavehaus in Heidelberg. Das 2023 als IT-Zentrum eröffnete Gebäude fällt durch seine außergewöhnliche, wellenförmige Fassade auf. Mit einer Länge von 54 Metern und einer Höhe von neun Metern ist es das größte 3D-gedruckte Gebäude Europas.
Bei seinem Bau kam ein spezieller mineralischer 3D-Druckbeton zum Einsatz, den die Firma Heidelberg Materials entwickelt hat. Er ist zu 100 % recycelbar. Beim Rückbau lässt sich das Material in seine Bestandteile Sand, Kies und Zementstein trennen und wiederverwenden. Zudem wurde bei der Herstellung des Betons ein spezielles Bindemittel verwendet, das den CO₂-Fußabdruck erheblich reduziert. Das ist eine gute Nachricht, denn herkömmlicher Beton hat eine schlechte Klimabilanz und treibt den CO₂-Ausstoß im Bausektor seit Jahren in die Höhe. Viele Hersteller tüfteln daher an nachhaltigen Alternativen und Baustoffen der Zukunft – der mineralische 3D-Druckbeton könnte einer davon sein.
Nachhaltige Materialien
Es gibt jedoch auch Projekte, die keine Betonmischung mit ihren 3D-Druckern verarbeiten, sondern mit natürlichen Materialien wie Erde, Lehm und Stroh experimentieren. Wie das aussehen kann, lässt sich auf der Expo 2025 in Osaka besichtigen. Das japanische Architekturbüro Aki Armada Architects hat dort mit einem 3D-Drucker der italienischen Firma WASP ein Gebäude im Stil des traditionellen japanischen Lehmbaus errichtet. WASP hat bereits 2021 mit dem 3D-gedruckten Haus Tecla für Aufsehen gesorgt – dem Prototyp eines ökologischen Wohngebäudes, dessen Wände ausschließlich aus Erde und Wasser bestehen. Diese Beispiele zeigen, dass nachhaltige Baumaterialien auch im 3D-Druck möglich sind.
Egal, ob das Gebäude aus Beton, Ton oder Lehm besteht: Der Materialeinsatz ist bei einem 3D-gedruckten Gebäude grundsätzlich geringer als beim konventionellen Hausbau. Die Bauteile werden präzise nach den digitalen Plänen gedruckt, wodurch sich Bauabfälle verringern.
Schnellere Bauzeit mit dem 3D-Drucker
Ein weiterer großer Vorteil der 3D-Druck Architektur ist die signifikante Zeitersparnis. 2024 errichtete das Unternehmen Harcourt Technologies Ltd. (HTL) in Irland drei Sozialwohnungen innerhalb von sechs Monaten – der eigentliche Druckprozess, also das Hochziehen der Mauern, dauerte lediglich 12 Tage. „Das ist mehr als doppelt so schnell wie die sonst übliche Bauweise mit vorgefertigten Betonplatten“, sagte Justin Kinsella, Managing Director von HTL, der Zeitung The Irish Sun. Insgesamt hat sich die Bauzeit im Vergleich zu ähnlichen Projekten um 35 Prozent reduziert.
Je schneller Häuser gebaut werden, desto mehr Wohnraum kann entstehen: Planer und Architekten sehen in der 3D-Druck Architektur auch eine Möglichkeit, die Wohnungskrise in Irland und anderen Ländern zu entspannen.
Herausforderungen und Grenzen
Trotz des Fortschritts steckt die 3D-Druck Architektur noch in den Kinderschuhen. In Deutschland fehlt es an Langzeiterfahrung, insbesondere beim Bau mehrgeschossiger Gebäude. Die Anschaffung und Wartung der notwendigen Großdrucker ist kostenintensiv und auch die Technik ist immer noch vergleichsweise teuer. Für den Bau sind riesige Spezialdrucker vor Ort notwendig. Anschaffung und Wartung sind ebenfalls kostenintensiv.
Auch die rechtlichen Rahmenbedingungen hinken der Technologie hinterher. Erst seit Ende 2023 existiert mit der ISO/ASTM-Norm 52939:2023 ein internationaler Standard, der Qualitätsanforderungen für 3D-Drucker-Gebäude regelt – ein Schritt in Richtung mehr Vertrauen und Investitionssicherheit.
Ausblick: Wie 3D-Druck Architektur das Bauen revolutionieren kann
Auch wenn sich der 3D-Druck im Hausbau noch nicht flächendeckend durchgesetzt hat, zeigt der Trend klar nach oben. Mit weiteren technologischen Entwicklungen, sinkenden Kosten und zunehmender Standardisierung könnte die 3D-Druck Architektur schon bald nicht mehr nur für Pilotprojekte, sondern auch im seriellen Wohnungsbau eine tragende Rolle spielen. Ob CO₂-reduzierter Beton, nachhaltige Baumaterialien oder innovative Formen: Die Bauweise der Zukunft hat begonnen – und sie wird Schicht für Schicht aufgebaut.
