Die Technologie der additiven Fertigung hat sich bereits in verschiedenen Branchen als förderlich für die Nachhaltigkeit erwiesen. Vor diesem Hintergrund widmet sich die vorliegende Bachelorarbeit der Forschungsfrage, welchen Beitrag eine Integration von additiven Fertigungstechnologien im Bauwesen zur Steigerung der Nachhaltigkeit und zur Bewältigung aktueller Herausforderungen im Bausektor leisten kann.
Zur Beantwortung dieser Frage wurden umfangreiche Recherchen in verschiedenen wissenschaftlichen Datenbanken durchgeführt, um einen umfassenden Überblick über die Anwendung der additiven Fertigung im Bauwesen zu gewährleisten.
Weltweit ist die Gebäude- und Baubranche für etwa 37% der CO2-Emissionen verantwortlich. Darüber hinaus produziert dieser Sektor jährlich weltweit etwa 100 Milliarden Tonnen Abfall. Diese Zahlen verdeutlichen die allgemeine Relevanz einer nachhaltigen Gestaltung des Baubereichs für die Verwirklichung einer nachhaltigen Zukunft.
Zusätzlich zu diesen Umweltauswirkungen sieht sich der Bausektor mit verschiedenen Herausforderungen konfrontiert, darunter einer stagnierenden Arbeitsproduktivität sowie einem Rückgang an Fachkräften und damit verbundenen Kapazitätsengpässen. Diese Probleme lassen sich größtenteils auf das Fehlen von Innovationen und eine unzureichende Digitalisierung im Baubereich zurückführen.
Inhaltsverzeichnis
- Einleitung
- Ausgangssituation und Relevanz
- Thematische Abgrenzung
- Zielsetzung
- Methodik
- Aufbau der Bachelorarbeit
- Additive Fertigung
- Stand der Forschung zur additiven Fertigung
- Geschichtliche Entwicklung des 3D-Drucks
- Klassifizierung der additiven Fertigungsverfahren
- Übersicht über die additiven Fertigungsverfahren
- Fused-Layer-Modeling (FLM)/Extrusionsverfahren
- Selective Laser-Sintering (SLS)/Lasersinterverfahren
- Three-dimensional Printing (3DP)/3D-Druck-Verfahren
- Layer-Laminate-Manufacturing (LLM)/Schicht-Laminat-Verfahren
- Stereolithography (SL)/Stereolithografieverfahren
- Digitale Prozesskette der additiven Fertigung
- Potentiale und Anwendungsgebiete der additiven Fertigung
- Additive Fertigung im Bauwesen
- Klassifizierung der additiven Fertigungsverfahren im Betonbau
- Selektives Binden
- Extrusionsverfahren
- Spritzbetonverfahren
- Gleitschalungsverfahren
- Auswahl der aussichtsreichsten Verfahrenstechnologie
- Beispiele realisierter Projekte und Hersteller von 3D-Druck-Häusern
- Pilotprojekte der PERI GmbH in Deutschland
- Apis Cor
- Pilotprojekt TECLA von WASP in Italien
- Digitale Prozesskette beim additiven Gebäudedruck
- Building-Information-Modeling
- Potentiale von Building-Information-Modeling
- Verknüpfung von BIM mit der additiven Fertigung im Bauwesen
- Nachhaltigkeit im Bauwesen
- Ökonomische Dimension
- Ökologische Dimension
- Sozikulturelle Dimension
- Nachhaltigkeitspotentiale der additiven Fertigung in der Bauindustrie
- Potentiale für die ökonomische Dimension
- Potentiale für die ökologische Dimension
- Potentiale für die sozikulturelle Dimension
- Zwischenfazit
- Nachhaltigkeitsverknüpfung entlang der Dimensionen
- Potentiale zur Erfüllung der Sustainable Development Goals
- Sustainability-SWOT-Analyse
- Stärken
- Schwächen
- Chancen
- Risiken
- Notwendige Faktoren für eine weitreichende Implementierung der additiven Fertigung im Bauwesen
- Standardisierung
- Staatliche Substitutionen
- Analyse der Nachhaltigkeitsdimensionen in der Bauindustrie
- Bewertung der Nachhaltigkeitspotentiale additiver Fertigung im Bauwesen
- Untersuchung der Potentiale zur Erfüllung der Sustainable Development Goals (SDGs)
- Entwicklung einer Sustainability-SWOT-Analyse für die additive Fertigung im Bauwesen
- Identifizierung notwendiger Faktoren für eine weitreichende Implementierung der additiven Fertigung im Bauwesen
- Einleitung: Dieses Kapitel beleuchtet die Ausgangssituation im Bauwesen und die Relevanz einer nachhaltigen Gestaltung. Es wird die Zielsetzung der Arbeit dargelegt und die Methodik erläutert.
- Additive Fertigung: Dieses Kapitel gibt einen Überblick über die additiven Fertigungsverfahren und beleuchtet deren Geschichte, Klassifizierung und Potentiale. Es wird die digitale Prozesskette der additiven Fertigung beschrieben.
- Additive Fertigung im Bauwesen: Dieses Kapitel fokussiert auf die Anwendung der additiven Fertigung im Bauwesen. Es wird die Klassifizierung der Verfahren im Betonbau vorgestellt und Beispiele für realisierte Projekte und Hersteller von 3D-Druck-Häusern gezeigt. Die digitale Prozesskette beim additiven Gebäudedruck wird erläutert.
- Nachhaltigkeit im Bauwesen: Dieses Kapitel erläutert die drei Dimensionen der Nachhaltigkeit (ökonomisch, ökologisch und soziokulturell) und untersucht deren Relevanz im Bauwesen. Es wird die Bedeutung der additiven Fertigung für die Nachhaltigkeit in der Bauindustrie beleuchtet.
- Sustainability-SWOT-Analyse: Dieses Kapitel präsentiert die Stärken, Schwächen, Chancen und Risiken der additiven Fertigung im Bauwesen. Es werden wichtige Faktoren für eine weitreichende Implementierung der Technologie erörtert.
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Die vorliegende Bachelorarbeit befasst sich mit der Frage, welchen Beitrag additive Fertigungstechnologien im Bauwesen zur Steigerung der Nachhaltigkeit und zur Bewältigung aktueller Herausforderungen leisten können.
Zusammenfassung der Kapitel
Schlüsselwörter
Additive Fertigung, 3D-Druck, Nachhaltigkeit im Bauwesen, Sustainable Development Goals (SDGs), Building-Information-Modeling (BIM), Nachhaltigkeitspotentiale, Sustainability-SWOT-Analyse, Digitalisierung, Innovation, Kapazitätsengpässe, Fachkräftemangel
- Arbeit zitieren
- Lukas Neumair (Autor:in), 2023, Untersuchung der Nachhaltigkeit von additiv gefertigten Häusern, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/1443037
