Im münsterländischen Beckum ist das deutschlandweit erste, zugelassene Einfamilienhaus im 3D-Betondruck-Verfahren entstanden. Wie sich mit dieser Technologie Planung und Bauablauf im Bad verändern, lässt sich hier anhand der Installation einer Badewanne und zweier Duschwannen von Bette erkennen.
Nach dem Kick-off des Projekts Ende 2019 war rund ein Jahr Planungszeit nötig, bis der 3D-Drucker vom Typ BOD2 der Peri GmbH den ersten Layer eines Spezialbetons der HeidelbergerCement AG auf den Baugrund in Beckum auftragen konnte. Alles war Neuland für die beteiligten Unternehmen aus Planung, Handwerk und Industrie und musste Schritt für Schritt erarbeitet und behördlich genehmigt werden. Auch der Druck des zweigeschossigen Wohnhauses mit rund 160 Quadratmeter Wohnfläche fand nicht in der Geschwindigkeit statt, zu der die neue Technologie fähig ist – ein Quadratmeter doppelschalige Wand kann innerhalb von fünf Minuten gedruckt werden –, sondern wurde über mehrere Tage ausgedehnt, um möglichst viel dabei zu lernen.
Mehr Freiheit bei der Gestaltung
Für Planer und Architekten bedeutet der 3D-Druck ein hohes Maß an Designfreiheit bei der Gestaltung von Gebäuden, da so Formen realisierbar sind, die in herkömmlicher Bauweise nur mit hohem finanziellem Aufwand machbar wären. Dazu wird mit dem Building Information Modelling (BIM) gearbeitet; das ganze Haus entsteht zuerst dreidimensional am Computer.
„Durch das 3D-Modell kann alles viel präziser geplant und umgesetzt werden, es gibt keinen Aufwand für Aufmaß und auch keine Maßfehler. Der 3D-Betondrucker (links im Bild) druckt dann alles zentimetergenau, wir waren beeindruckt, wie präzise das funktioniert“, erzählt Alexander Hoffmann vom ortsansässigen Büro Mense-Korte Ingenieure+Architekten, die Planung und Bauleitung durchgeführt haben.
Früher in den Planungsprozess
Selbst wenn es sich bei dem Gebäude in Beckum um ein Pilotprojekt handelt, sind bereits einige Folgen abschätzbar, die diese Art des Bauens für die TGA- und SHK-Branche mit sich bringt. Die Konstruktion des Hauses in Beckum besteht aus dreischaligen Wänden, die mit Isoliermasse verfüllt werden. Während des Druckvorganges, für den lediglich zwei bis drei Personen nötig sind, berücksichtigt der Drucker bereits die Aussparungen und Durchbrüche für die später zu verlegende Leitungen und Anschlüsse von Wasser, Strom und Haustechnik.
Dabei kann auch während des Druckvorgangs im Druckraum gearbeitet werden, sodass manuelle Arbeiten, wie etwa das Verlegen von Leerrohren und Anschlüssen, parallel zum Druckprozess stattfinden können. Alexander Hoffmann: „Durch eine sorgfältige Planung der Rohinstallation und die hohe Genauigkeit des Drucks konnten nachträgliches Schlitzen zu 90 Prozent vermieden und Rohre und Leitungen zeitsparend verlegt werden.“
Wichtig: Gutes Teamwork mit den Architekten
Für die Handwerker des SHK-Unternehmens Leifhelm & Pelkmann GmbH bedeutete das allerdings, dass sie erheblich früher in den Planungsprozess involviert wurden als bei herkömmlichen Bauprojekten. „Tatsächlich waren wir fast von Anfang an dabei und haben die Schlitz- und Durchbruchsplanung sowie die Produkte für die drei Badezimmer des Hauses mit den Architekten geplant, damit sie korrekt in das virtuelle 3D-Modell des Gebäudes einfließen konnten“, erinnert sich Tobias Leifhelm, einer der beiden Geschäftsführer des Beckumer Traditionsbetriebs.
BIM-Kenntnisse waren für das Handwerksunternehmen dabei allerdings nicht nötig, denn diese Aufgabe übernahmen komplett die Profis von Mense-Korte. Tobias Leifhelm: „Die größte Herausforderung für Sanitär und TGA beim 3D-Betondruck ist die frühzeitige und gewissenhafte Planung – ein gutes Teamwork mit dem Architekten ist hierbei unerlässlich. Ich empfehle jedem Kollegen auch, hier genug Durchsetzungsfähigkeit für das eigene Gewerk an den Tag zu legen, damit Fehler nicht im Nachgang aufwändig korrigiert werden müssen.“
Spezielle Anforderungen an die Badewanne
Einer der spannendsten Momente für Architekten und SHK-Handwerker war schließlich das Einsetzen der Badewanne in die Architektur, denn es gab bei der Planung zwei Herausforderungen: Zum einen die gerundete Hauswand mit definiertem Radius und zum anderen die Wannenschürze, die ebenfalls aus Beton gedruckt worden war. Es musste eine Badewanne gefunden werden, die zum Radius der Hauswand passt und eine Auflagefläche für die Schürze besitzt. „Es kam eigentlich nur eine ovale Badewanne in Frage, und die haben wir mit der BettePool Oval schließlich im großen Produktportfolio von Bette gefunden“, sagt Tobias Leifhelm.
Das Architekturbüro baute 3D-BIM-Daten der Bette-Badewanne in die Planung ein und erstellte auf dieser Grundlage ein virtuelles 3D-Modell als Basis für den Betondruck der Schürze. „Als sich die Badewanne dann passgenau in die Öffnung zwischen Wand und Schürze einsetzen ließ, ist uns allen ein großer Stein vom Herzen gefallen – aber es zeigt, wie präzise die Drucktechnik tatsächlich ist“, sagt Alexander Hoffmann. Die Badewanne steht auf Füßen und liegt nach vorne auf der Schürze auf, wandseitig wurde sie mit Wannenankern befestigt. Die Aussparungen für die Rohrinstallation und Ablaufgarnitur wurden beim Druck der Schürze bereits berücksichtigt, sodass der Anschluss im Handumdrehen erledigt war. Alle anderen Rohrinstallation wurden wie üblich im Estrich verlegt.
Duschbereich wie gewohnt installierbar
Für die Duschbereiche im Elternbad und einem der Gästebäder setzte das Architekturbüro aus Gründen der Langlebigkeit und Pflegeleichtigkeit ebenfalls auf glasierten Titan-Stahl. Der Einbau der beiden BetteFloor Duschflächen verlief für die Installateure wie gewohnt reibungslos und schnell. Mithilfe des mitgelieferten Dichtsystems wurden die Duschflächen im Rahmen auch gleich für die normgerechte Abdichtung im Verbund vorbereitet.
„Das Einzige was beachtet werden muss ist, die Duschfläche von vornherein für die richtige Layerhöhe zu planen. Aber das ist ja Alltag für den SHK-Profi und mit unserem höhenverstellbaren Einbausystem auch überhaupt kein Problem“, sagt Sebastian Otten, der das Projekt für Bette betreut und begleitet hat.
Bevor die künftigen Bewohner ihr Haus in Beckum beziehen, soll es rund eineinhalb Jahre als Präsentations- und Forschungsobjekt dienen und eine Vorbildfunktion für innovatives Bauen und die Digitalisierung und Automatisierung der Baubranche einnehmen.
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