Untersuchung der Nachhaltigkeit von additiv gefertigten Häusern

Inhaltsverzeichnis

1 Einleitung

1.1 Ausgangssituation und Relevanz

1.2 Thematische Abgrenzung

1.3 Zielsetzung

1.4 Methodik

1.5 Aufbau der Bachelorarbeit

2 Stand der Forschung zur additiven Fertigung

2.1 Geschichtliche Entwicklung des 3D-Drucks

2.2 Klassifizierung der additiven Fertigungsverfahren

2.3 Übersicht über die additiven Fertigungsverfahren

2.3.1 Fused-Layer-Modeling (FLM)/Extrusionsverfahren

2.3.2 Selective Laser-Sintering (SLS)/Lasersinterverfahren

2.3.3 Three-dimensional Printing (3DP)/3D-Druck-Verfahren

2.3.4 Layer-Laminate-Manufacturing (LLM)/Schicht-Laminat-Verfahren

2.3.5 Stereolithography (SL)/Stereolithografieverfahren

2.4 Digitale Prozesskette der additiven Fertigung

2.5 Potentiale und Anwendungsgebiete additiven Fertigung

3 Additive Fertigung im Bauwesen

3.1 Klassifizierung der additiven Fertigungsverfahren im Betonbau

3.1.1 Selektives Binden

3.1.2 Extrusionsverfahren

3.1.3 Spritzbetonverfahren

3.1.4 Gleitschalungsverfahren

3.1.5 Auswahl der aussichtsreichsten Verfahrenstechnologie

3.2 Beispiele realisierter Projekte und Hersteller von 3D-Druck-Häusern

3.2.1 Pilotprojekte der PERI GmbH in Deutschland

3.2.2 Apis Cor

3.2.3 Pilotprojekt TECLA von WASP in Italien

3.3 Digitale Prozesskette beim additiven Gebäudedruck

3.3.1 Building-Information-Modeling

3.3.2 Potentiale von Building-Information-Modeling

3.3.3 Verknüpfung von BIM mit der additiven Fertigung im Bauwesen

4 Nachhaltigkeit im Bauwesen

4.1 Ökonomische Dimension

4.2 Ökologische Dimension

4.3 Sozikulturelle Dimension

4.4 Nachhaltigkeitspotentiale der additiven Fertigung in der Bauindustrie

4.4.1 Potentiale für die ökonomische Dimension

4.4.2 Potentiale für die ökologische Dimension

4.4.3 Potentiale für die sozikulturelle Dimension

4.4.4 Zwischenfazit

4.5 Nachhaltigkeitsverknüpfung entlang der Dimensionen

4.6 Potentiale zur Erfüllung der Sustainable Development Goals

5 Sustainability-SWOT-Analyse

5.1 Stärken

5.2 Schwächen

5.3 Chancen

5.4 Risiken

5.5 Notwendige Faktoren für eine weitreichende Implementierung der additiven Fertigung im Bauwesen

5.5.1 Standardisierung

5.5.2 Staatliche Substitutionen

6 Zusammenfassung und Ausblick

Zielsetzung & Forschungsthemen

Die Arbeit verfolgt das Ziel, den aktuellen Kenntnisstand über additive Fertigung im Bauwesen zusammenzuführen und zu untersuchen, inwiefern diese Technologie eine nachhaltige Alternative zu konventionellen Bauweisen darstellt. Hierfür wird analysiert, wie durch additive Fertigung sowohl ökonomische, ökologische als auch soziale Aspekte der Nachhaltigkeit verbessert werden können, um so zur Bewältigung gegenwärtiger Herausforderungen im Bausektor beizutragen.

• Additive Fertigung als Schlüsseltechnologie für ein nachhaltigeres Bauwesen
• Vergleich zwischen konventionellen Fertigungsverfahren und dem additiven Gebäudedruck
• Untersuchung der Nachhaltigkeitsdimensionen (ökonomisch, ökologisch, soziokulturell)
• Integration digitaler Planungsmethoden wie BIM in den Bauprozess
• Analyse von Stärken, Schwächen, Chancen und Risiken (SWOT-Analyse) für die Implementierung

Auszug aus dem Buch

Zusammenfassung der Kapitel

1 Einleitung: Diese Einleitung stellt die globale Relevanz einer nachhaltigen Bauweise vor und formuliert die Forschungsfrage zur additiven Fertigung im Bausektor.

2 Stand der Forschung zur additiven Fertigung: Dieses Kapitel erläutert die geschichtliche Entstehung und die verschiedenen technischen Verfahren der additiven Fertigung.

3 Additive Fertigung im Bauwesen: Dieser Teil befasst sich mit der Anwendung additiver Verfahren im Betonbau, den eingesetzten Technologien und realisierten Pilotprojekten.

4 Nachhaltigkeit im Bauwesen: Das Kapitel analysiert die Nachhaltigkeitspotentiale in den drei Dimensionen Ökonomie, Ökologie und Soziokultur sowie deren Verknüpfung mittels BIM.

5 Sustainability-SWOT-Analyse: Hier werden mittels einer SWOT-Methode die Stärken, Schwächen, Chancen und Risiken der Technologie systematisch bewertet.

6 Zusammenfassung und Ausblick: Das abschließende Kapitel fasst die zentralen Erkenntnisse der Arbeit zusammen und gibt einen Ausblick auf künftige Forschungsbedarfe.

Schlüsselwörter

Additive Fertigung, 3D-Druck, Bauwesen, Nachhaltigkeit, Nachhaltigkeitsdimensionen, Betonbau, Building Information Modeling, BIM, Ressourcenoptimierung, CO2-Emissionen, Digitalisierung, Prozesskette, SWOT-Analyse, Bausektor, Innovation

Häufig gestellte Fragen

Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?

Die Arbeit untersucht das Potential additiver Fertigungsverfahren zur Steigerung der Nachhaltigkeit im Bauwesen und analysiert, wie diese Technologie aktuelle Herausforderungen des Sektors adressieren kann.

Was sind die zentralen Themenfelder der Analyse?

Die Themenfelder umfassen die technischen Grundlagen des 3D-Drucks, die Anwendung im Betonbau, digitale Prozessketten wie BIM sowie eine Bewertung der Nachhaltigkeit in ökonomischer, ökologischer und sozialer Hinsicht.

Was ist das primäre Ziel der Untersuchung?

Das Ziel ist es, einen umfassenden Überblick über den aktuellen Stand der Technik zum 3D-Gebäudedruck zu geben und zu bewerten, inwieweit er eine nachhaltige Alternative zum konventionellen Bauen darstellt.

Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?

Die Arbeit basiert auf einer methodischen, qualitativen Literaturrecherche in wissenschaftlichen Datenbanken, ergänzt durch die Analyse von Unternehmensprojekten für eine praxisnahe Darstellung.

Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?

Der Hauptteil gliedert sich in eine technologische Bestandsaufnahme der Fertigungsverfahren, eine detaillierte Untersuchung der Nachhaltigkeitsdimensionen im Bauwesen sowie eine SWOT-Analyse zur industriellen Implementierung.

Welche Schlagworte charakterisieren diese Arbeit?

Wichtige Schlagworte sind Additive Fertigung, Nachhaltigkeit, Gebäudedruck, BIM, Betonbau und ökonomische bzw. ökologische Prozessoptimierung.

Welche Rolle spielt BIM bei der additiven Fertigung von Häusern?

BIM dient als digitale Basis, um den gesamten Lebenszyklus eines Bauwerks zu planen, Daten konsistent zu verwalten und Schnittstellen für die automatisierte 3D-Druck-Steuerung zu schaffen.

Was sind die Hauptrisiken, die der Autor für den 3D-Gebäudedruck identifiziert?

Zu den Risiken zählen der Mangel an standardisierten Prüfverfahren, hohe Anschaffungskosten, fehlende einheitliche Softwarelösungen und rechtliche Unsicherheiten bzgl. der Bauzulassung.