Wirtschaftlichkeitsanalyse von 3D-Druck-Verfahren in der Bauindustrie anhand eines Einfamilienhauses

Abstract

Im Hinblick auf eine ökonomische Betrachtung zeigt sich, dass die Produktivität in der Bauindustrie seit Jahrzehnten stagniert oder gar rückläufig ist. Weltweit betrug das Wachstum der Produktivität im Baugewerbe in den letzten zwei Jahrzehnten im Durchschnitt nur 1 % pro Jahr, verglichen mit einem Wachstum von 2,8 % der gesamten Weltwirtschaft. Eine Wende in der Steigerung und Ausschöpfung von Produktivitätspotentialen könnten dabei additive 3D-Druck-Verfahren bilden, die als Druckmaterial ein Betongemisch verwenden. Um festzustellen, ob diese Verfahren auch ökonomische Vorteile gegenüber herkömmlichen Bauverfahren bieten, wir deine Wirtschaftlichkeitsanalyse im Vergleich zur Massivbauweise durchgeführt. Für diese Analyse wird dabei der Rohbau eines Referenz-Einfamilienhauses mitvordefinierten Parametern herangezogen. Diese umfassen dabei unter anderem den geografischen Fokus auf Österreich, eine Nettogeschoßfläche von 140 m2 und eine Deckenhöhe von 2,70 m. Nach einer Betrachtung der unterschiedlichen 3D-Druck-Verfahren, wird der Schwerpunkt auf das sogenannte Extrusionsverfahren gelegt, da dieses am geeignetsten erscheint die Anforderungen der Bauindustrie zu erfüllen. Die anschließende Wirtschaftlichkeitsanalyse erfolgt dabei auf Basis einer inhaltlichen Auseinandersetzung mit der bestehenden Fachliteratur sowie der Untersuchung einer Einzelfallstudie. Die möglichen Kostenvorteile werden auf Basis von den drei Kostenkategorien Personalkosten, Materialkosten und Herstellungskosten analysiert. Bei den Personalkosten zeigt sich ein Kostenvorteil gegenüber der Massivbauweise aufgrund der kürzeren Bauzeit unter Verwendung von 3D-Druckern. Bei den Materialkosten besteht ein (teilweise markanter) Preisunterschied, der aktuell weniger Anreiz schafft den 3D-Druck bei der Herstellung des Rohbaus eines Einfamilienhauses in Erwägung zu ziehen. Zusammenfassend ist kein klarer Preisvorteil gegenüber einem herkömmlichen Beton zu erkennen. Bei der Untersuchung der Herstellungskosten zeigen sich aus wissenschaftlicher Sicht Kosteneinsparungen in Höhe von 28% bis hin zu 82%, die durch die Einzelfallstudie jedoch nicht bestätigt werden können. Es ist hervorzuheben, dass bei einer zunehmenden Komplexität und Formfreiheit, die den 3D-Druck als Bauverfahren besonders attraktiv macht, mit verhältnismäßig hohen Kosten für die Wärmedämmung zu rechnen ist. Kann hier in absehbarer Zeit kein kostengünstigerer Ersatz für den Wärmeschutz gefunden werden, bleibt der Einsatz von 3D-Druck-Verfahren aus wirtschaftlicher Sicht eher unattraktiv.