Zweibrot, J. (2023). Mehrgeschossiger Wohnbau in 3D-Druckbauweise [Diploma Thesis, Technische Universität Wien]. reposiTUm. https://doi.org/10.34726/hss.2023.102547
Resource-efficient design; 3D printing; Multi-story residential construction
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Abstract:
Die Oberfläche der Erde ist endlich und Boden somit begrenzt. Der verschwenderische und kapitalorientierte Umgang mit dieser Ressource und die damit einhergehende Flächenversiegelung trägt zur globalen Klimakatastrophe bei. Auch der Bausektor leistet durch intensive Ressourcennutzung in bedeutendem Umfang seinen Beitrag dazu. Neben innovativen Wohnansätzen sind überdies in der Bauindustrie selbst Veränderungen notwendig. Die vorliegende Arbeit zeigt einen Lösungsansatz für die beschriebene Problematik auf. Ziel ist es herauszufinden, wie ein Entwurf für den Bau von ressourceneffizientem Wohnraum mit Hilfe des 3D-Druckverfahrens realisiert werden kann. Grundlage für die Ausformulierung bildet eine eingehende Literaturrecherche. Dabei wird zu Beginn auf die vorherrschenden Motivationsfaktoren zur Entstehung und Verbreitung von freistehenden Einfamilienhäusern eingegangen und analysiert, welche Auswirkungen diese Entwicklung auf die Raumstrukturen und die Flächennutzung hat. Als mögliche Alternative dazu wird das Wohnmodell des gemeinschaftlichen Wohnens beschrieben. Weiters wird die digitale Fertigungsmethode, der 3D-Druck im Bauwesen, behandelt. Es wird ein genereller Überblick geschaffen, der Stand der Technik aufgezeigt und ausgeführte Referenzprojekte analysiert. Resultierende Erkenntnisse bilden dabei die Grundlage für die darauffolgende Entwurfsaufgabe. Dabei werden die ermittelten Vorteile und Systemgrenzen des 3D-Druckverfahrens zur Gänze genutzt und in den Planungsprozess einbezogen. Der geplante Wohnbau bildet einen Gegenpol zur direkt angrenzenden kleinstrukturierten Bebauung. Das Potenzial der additiven Bauweise kann für Wohnbauprojekte und auch allgemein auf Basis des aktuellen Forschungsstandes (September 2023) noch nicht vollständig ausgeschöpft werden. Derzeit gibt es bereits Einsparmöglichkeiten auf mehreren Ebenen. Mit heutigem Forschungsstand kann bei Verwendung der 3D-Drucktechnologie, im Vergleich zu herkömmlichen Bauweisen, keine Materialersparnis erzielt werden. Bislang gibt es keine baureife Lösung, die eine Integration der Bewehrung oder die Einbindung von Fasern ermöglicht. Somit erfüllen die 3D-Druckbahnen derzeit lediglich die Funktion der verlorenen Schalung.
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The surface of the earth is finite, and soil is therefore limited. The wasteful and capital-oriented use of this resource and the associated sealing of land are contributing to the global climate crisis. The construction sector is making a significant contribution to this through intensive use of resources. Thus, in addition to innovative approaches to housing, changes are needed in the construction industry. This master thesis shows a potential approach for the described problem. The goal is to find out how a design for the construction of resource-efficient housing can be realized using a 3D printing process. The basis for the thesis is an in-depth literature review. At the beginning, motivating factors for the emergence and spread of detached single-family houses and the impact this development has on spatial structures and land use are discussed. As a possible alternative to this, the residential model of communal living is described. In addition, the innovative manufacturing method of buildings using 3D printing is addressed. A general overview is provided, the state of the art is shown and reference projects are analyzed. The resulting findings form the basis for the subsequent design task. The advantages and system limitations of the 3D printing process were fully exploited and incorporated into the planning process. The resulting residential building forms a counterpoint to the directly adjacent small-scale development. The potential of additive construction for housing projects, but also in general, cannot yet be fully exploited at the current state of research. At present, however, there are already high savings potentials on multiple levels. With today ́s state of research, no material savings can be achieved when using 3D printing technology compared to conventional construction methods. So far, there is no construction-ready solution that allows the integration of reinforced or the incorporation of fibers; thus, the 3D printing paths currently serve only the function of temporary formwork.
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Additional information:
Abweichender Titel nach Übersetzung der Verfasserin/des Verfassers