Häuser aus dem 3D-Drucker gelten als vielversprechende Innovation für den Bau der Zukunft. Gedruckt wird mit einem großformatigen Drucker, der das Baumaterial Schicht für Schicht aufträgt. Bauen könnte effizienter und ressourcenschonender gestaltet werden. Als Alternativen zu zementbasierten Mischungen, rücken zunehmend alternative Materialien wie Lehm sowie biobasierte Verbundwerkstoffe in den Fokus.
Drei Bauweisen im Vergleich: Beton, Lehm und biobasierte Materialien
Der MOE-Fellow Mikel Pepaj verglich drei mit 3D-Druck errichtete Wohngebäude mittels Ökobilanz (LCA) und Lebenszykluskostenanalyse (LCC). Bei den drei Gebäuden kam jeweils unterschiedliche Baumaterialien zum Einsatz. Die „MEET Villa“ besteht aus Beton, das „TOVA House“ aus Lehm und das „BioHome3D“ aus biobasierter Verbundwerkstoffen.
Die Ergebnisse wurden für die gesamte überbaute Fläche aller Geschosse pro Quadratmeter berechnet, um ökologische und ökonomische Auswirkungen der verschiedenen Bauphasen vergleichbar zu machen. Diese Bauphasen umfassen die Rohstoffgewinnung, den Transport zur Weiterverarbeitung, die Herstellung der Baustoffe, den Transport zur Baustelle sowie den eigentlichen Bauprozess vor Ort.
Zielkonflikte zwischen Klimawirkung und Wirtschaftlichkeit
Dabei zeigt sich: Lehm weist mit 187,17 kg CO₂-Äquivalenten pro m² die niedrigsten Emissionen auf, Beton mit 461,62 kg CO₂-Äquivalenten pro m² die höchsten, ist jedoch die günstigste Variante. Biobasierte Materialien liegen ökologisch im Mittelfeld, verursachen aber die höchsten Kosten. Der Lehmdruck erzielt durch die lokale Materialbeschaffung besonders gute Umweltleistungen, geht jedoch mit höheren Kosten aufgrund langer Druckzeiten und arbeitsintensiver Prozesse einher; die biobasierten Verbundwerkstoffe liegen emissionsseitig ebenfalls im Mittelfeld, erfordern jedoch deutlich höhere Investitionen aufgrund spezialisierter Materialien und aufwendiger Anlagentechnik.
Insgesamt wird ein deutlicher Zielkonflikt zwischen Klimawirkung und Wirtschaftlichkeit sichtbar. Während alternative Materialien ökologische Vorteile bieten, bleibt Beton derzeit wirtschaftlich überlegen. Gleichzeitig zeigen sich Optimierungsbedarfe bei Prozessgeschwindigkeit, Elektrifizierung und Skalierbarkeit, um die Wettbewerbsfähigkeit nachhaltiger 3D-Druck-Systeme zu erhöhen.
Projektdurchführung
Mikel Pepaj (MOE-Fellow)
Technische Universität Berlin
Fakultät VI Planen Bauen Umwelt
Institut für Architektur
Betreuerin: Prof. Dr. Kristin Wellner / Technische Universität Berlin
DBU-AZ: 30025/007
Förderzeitraum: 05.02.2025 – 04.02.2026