Das 1.200 Quadratmeter große Haus verfügt über drei Schlafzimmer, zwei Badezimmer und eine überdachte Veranda. Dennoch dauerte es nur 28 Stunden, um die Betonwände des Hauses zu errichten – das liegt daran, dass sie gedruckt sind, was den Standardbauplan um mindestens 4 Wochen verkürzt. Mit automatisierter Computertechnologie und einer patentierten Betonmischung, Habitat für die Menschheit kürzlich das erste von vielen geplanten 3D-gedruckten Häusern in Williamsburg, Virginia und anderswo fertiggestellt.
Die neue Besitzerin, April Stringfield, und ihr 13-jähriger Sohn sind froh zu wissen, dass das Haus ihnen gehören wird. Frau Stringfield hat 5 Jahre lang als Leiterin einer Wäscherei in einem örtlichen Hotel gearbeitet, ihr Einkommen beträgt jedoch weniger als 80 % des Durchschnittseinkommens des Gebiets. Unnötig zu sagen, dass es unerreichbar schien, Hausbesitzer zu werden – bis er für eines der 3D-gedruckten Häuser von Habitat for Humanity akzeptiert wurde. „Mein Sohn und ich sind so dankbar“, sagte sie bei der Einweihung des Hauses. „Ich wollte schon immer Hausbesitzer werden. Es ist ein wahr gewordener Traum.“
Habitat for Humanity hat Hunderttausende von erschwinglichen Häusern für Menschen gebaut, die sie brauchen.
Spatenstich für das 3D-gedruckte Haus Habitat for Humanity am 12. Juli 2021.
Der 3D-Druck ist eine relativ neue Technik im Bausektor, mit dem Ziel, die Wirtschaftlichkeit zu verbessern und die Umweltbelastungen zu verringern. Es ist ein innovativer Bereich, der das Wissen des traditionellen Bauens mit der digitalen Fertigung verbindet. Der Wegfall der Schalung sowie mehrere andere große Vorteile haben ein großes Potenzial und haben die Aufmerksamkeit der Bauindustrie auf sich gezogen.
Warum 3D-Druck?
- Es spart Bauunternehmen bis zu 15 % Baukosten pro Quadratfuß.
- Es bietet eine bessere Temperaturspeicherung und reduziert die Heiz- und Kühlkosten für Hausbesitzer.
- Es ist resistent gegen Tornado- und Hurrikanschäden.
3D-gedruckte Häuser werden bereits gebaut und an die breite Öffentlichkeit verkauft.
Wie 3D-gedruckte Häuser gebaut werden
Das Konzept der additiven Fertigung – der eher technische Begriff für 3D-Druck – stammt aus den 1980er Jahren, ist aber in den letzten zehn Jahren viel populärer geworden. Der 3D-Druck beginnt mit einer digitalen Datei eines Hausentwurfs. Große Roboterarme an einem Drehgelenk produzieren voll funktionsfähige Häuser, indem sie Schicht für Schicht Material ablegen, um das Haus dreidimensional Schicht für Schicht aufzubauen.
Für das Haus Habitat for Humanity von Ms. Stringfield verwendete Alquist eine patentierte Betonmischung und eine Extrusionsmaschine, um Außen- und Innenwände zu drucken, die während des Druckvorgangs mit Stahl verstärkt wurden. Anschließend wurden die Außenwände mit einer klaren oder getönten Beschichtung versiegelt, die verhindert, dass Feuchtigkeit durch den Beton dringt. Der Bauunternehmer integrierte traditionelle Verkleidungen an den Dachgiebeln und verwendete Standardziegel an den Säulen der Veranda.
Hausbesitzer können eine Standardfarbe für grauen Beton wählen oder aus einer Reihe attraktiver Erdtöne wählen, um dem Haus ein individuelles Aussehen zu verleihen.
Nachdem Alquist die Wände fertig gedruckt hatte, bauten traditionelle Baumeister das Dach, verlegten Klempnerarbeiten und Kabel und verlegten Innenböden und andere Oberflächen. Durch das Habitat-Kapitel von Williamsburg spendeten Auftragnehmer, Subunternehmer und andere Freiwillige ihre Zeit, um die verbleibenden Teile des Hauses fertigzustellen.
Ökobilanz von 3D-gedruckten Häusern
Das Rahmenwerk der Lebenszyklusanalyse (LCA) wird verwendet, um die Umweltbelastungen der Rohstoffgewinnung und -herstellung sowie des Energieverbrauchs während der Bau- und Betriebsphase zu quantifizieren. Willst du die Statistiken? EIN lernen Das in den Vereinigten Arabischen Emiraten durchgeführte Projekt untersuchte den Bauprozess eines einstöckigen 3D-gedruckten Hauses, um eine vergleichende Bewertung mit herkömmlicher Betonbauweise durchzuführen.
Die Wirtschaftlichkeit der ausgewählten Tragsysteme wurde durch eine Lebenszykluskostenanalyse (LCCA) untersucht, die hauptsächlich die Baukosten und Energieeinsparungen umfasste. Eine Ökoeffizienzanalyse wurde durchgeführt, um die Ergebnisse der LCA und LCCA in einem einzigen Rahmenwerk zusammenzufassen, um die Entscheidungsfindung durch die Auswahl der optimalen und ökoeffizientesten Alternative zu unterstützen.
Die Ergebnisse zeigten, dass Häuser, die mit additiver Fertigung und 3D-gedruckten Materialien gebaut wurden, umweltfreundlicher waren. Die herkömmliche Bauweise hatte im Vergleich zur 3D-Druckmethode mit einem Treibhauspotenzial von 1154,20 bzw. 608,55 kg CO2-Äquivalenten, einer nicht krebserzeugenden Toxizität von 675,10 bzw. 11,9 kg 1,4-DCB und einem Wasserverbrauch von 233,35 bzw. 183,95 m3 höhere Auswirkungen .
Das 3D-gedruckte Haus erwies sich auch als wirtschaftlich tragfähige Option, mit einer Reduzierung der Gesamtkapitalkosten um 78 % im Vergleich zu herkömmlichen Bauweisen. Die kombinierten ökologischen und ökonomischen Ergebnisse zeigten, dass der Gesamtprozess des 3D-gedruckten Hauses eine höhere Ökoeffizienz im Vergleich zum Betonbau aufwies. Die Hauptergebnisse der Sensitivitätsanalyse zeigten, dass bis zu 90 % der Umweltauswirkungen in 3D-gedruckten Mörteln mit sinkenden Zementanteilen gemildert werden können.
Umweltauswirkungen von 3D-gedruckten Häusern
Alquist – das Unternehmen hinter dem 3D-Druck von Habitat for Humanity – nutzt die Technologie, um Designs zu erstellen und gleichzeitig die Kosten für Wohnraum und Infrastruktur in wirtschaftlich angeschlagenen und unterversorgten Gemeinden zu senken. Jedes Haus von Alquist ist mit dem proprietären Raspberry Pi-basierten Überwachungssystem von Virginia Tech ausgestattet, das die Innenumgebung überwacht, Sicherheits- und Notfallmanagement bietet, den Energieverbrauch optimiert und den Komfort der Bewohner und die Raumnutzung analysiert.
Alquist installiert auch einen 3D-Drucker in der Küche jedes Hauses, das es baut. Der Hausbesitzer erhält eine herunterladbare Computerdatei, mit der er Knöpfe, Lichtschalterabdeckungen und andere austauschbare Teile drucken kann.
Während 3D-gedruckte Häuser immer noch ungewöhnlich sind, symbolisierte das Haus in Williamsburg das Potenzial erschwinglicher Häuser, die die Nutzung natürlicher Ressourcen wie Bäume einschränken. Jedes neue Haus, das von Habitat for Humanity Peninsula und Greater Williamsburg gebaut wird, ist EarthCraft-zertifiziert. EarthCraft ist ein freiwilliges Green-Building-Programm, das als Blaupause für gesunde, komfortable Häuser dient und darauf abzielt, sowohl die Stromrechnungen zu senken als auch die Umweltauswirkungen zu minimieren.
Abschließende Gedanken
Der Bau jedes von Habitat for Humanity Peninsula und Greater Williamsburg gebauten Hauses ist eine Gemeinschaftsarbeit zwischen Freiwilligen, Haussponsoren und den Käufern des Hauses. Teilnehmende Familien leisten mindestens 300 Arbeitsstunden für den Bau ihrer eigenen Häuser und der Häuser anderer Familien, genannt Sweat Equity. Das Hauskäuferprogramm von Habitat führte zu monatlichen Hypothekenzahlungen von nicht mehr als 30 % des Einkommens von Frau Stringfield, einschließlich ihrer Grundsteuern und Hausbesitzerversicherung.
3D-gedruckte Häuser sind von Natur aus widerstandsfähig, kostengünstig und robust gebaut. Sie können dazu beitragen, Wohnungen erschwinglicher zu machen, und werden wahrscheinlich zu einem weiteren Instrument in den Toolkits zur Bekämpfung von Obdachlosigkeit und den Auswirkungen der Klimakrise.
Möchten Sie mehr über die Möglichkeiten des 3D-Drucks erfahren? Schauen Sie sich diese Artikel an: Wasserkraft-Prototypen, Teile für Elektrofahrzeuge und Fahrräder aus Kohlefaser.
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