Österreich erarbeitet sich Vorsprung im 3D-Betondruck

Es war allerdings ein Architekt aus Wien, der vor zwei Jahren Johann Staudingers Interesse am Betondruck geweckt hat. „Er wollte eine Betontreppe, die dem Rückgrat eines Haifischs ähnelt, und hat davon ein Kunststoffmuster aus dem 3D-Drucker mitgebracht“, sagt Staudinger. „Da habe ich mir gedacht, so einen Druck sollten wir auch in Beton schaffen können.“ Eine Schalung für diese verwinkelte Treppe herzustellen, wäre ebenso unmöglich wie unfinanzierbar gewesen. Die Entscheidung, mit dem Betondruck zu experimentieren, machte Staudinger aber davon abhängig, ob im Team auch eine entsprechende Entschlossenheit dafür vorhanden sei. „Mein Sohn Martin hat den 3D-Druck mit Beton als Zukunftsthema gesehen und sich schließlich als Projektleiter mit großem Engagement in die Entwicklung gestürzt.“ Jetzt arbeitet ein fünfköpfiges STS-Team am Projekt.

TIM legt wichtige Schienen
„Ein zweiter wichtiger Schritt war die Entscheidung, Alois Keplinger von TIM zu kontaktieren“, betont Staudinger. Der mit Keplinger durchgeführte Projektcheck habe Klarheit bei wichtigen strategischen Fragen gebracht.

„Alois Keplinger hat uns nicht nur die Schienen zur Forschungseinrichtungen und Förderinstitutionen gelegt, sondern hat uns auch bei vielen Terminen persönlich begleitet.“

Neben der TU Graz, dem Bautechnischen Institut Linz (BTI) in Puchenau wurde auch das ACR – Austrian Cooperative Research, ein Dachverband für kooperative Forschungsinstitute, konsultiert. „Wenn sich mit STS ein in der gesamten Branche anerkannter Spezialist für komplexe Betonfertigteile diesem Zukunftsthema widmet, sind die Erfolgschancen natürlich entsprechend groß. Derartige Projekte zu beraten und bei der Suche nach Entwicklungsexperten sowie geeigneten Förderinstrumenten zu unterstützen, sind die Kernaufgaben von TIM“, betont Alois Keplinger.

„Gleichung mit vielen Unbekannten“
Für STS-Projektleiter Martin Staudinger war von Anfang an klar, dass die Entwicklung kein einfacher Weg werden würde. Immerhin sind weltweit viele Großunternehmen in ähnlichen Entwicklungsprojekten engagiert.

„Weil der 3D-Druck mit Beton eine Gleichung mit vielen Unbekannten ist, wussten wir von Beginn an, dass der Abgleich der Komponenten im Prozess eine wesentliche Herausforderung darstellt."

sagt Martin Staudinger. „Das bedeutet, dass die Komponenten, die technische Aufbereitung, das Material und die Maschine wie ein Orchester aufeinander abzustimmen sind.“

Betondruck mit 1km/h
Martin Staudinger  räumt  ein,  dass  viele  Ziele  neu  formuliert  und  Prozesse  angepasst  werden mussten.  Nach  sehr  umfangreicher  Grundlagenforschung  in  den  einzelnen  Komponenten wurden zu Jahresbeginn 2017 die ersten Prototypen gedruckt. Rund 120.000 Euro hat STS in die Anschaffung eines Roboters samt Zubehör investiert. Ein Druckraum mit 3,2 m Radius steht damit  zur  Verfügung.  Mit  einer  Druckgeschwindigkeit  von 20cm/sek, einer  Bahnbreite  von  12 mm und einer Höhe von 8 mm können innerhalb weniger Minuten kleinere Bauteile hergestellt werden.  „Bei  einer  Säule  mit  25  cm  Durchmesser  wird  also  alle  vier  Sekunden  eine  neue  Betonbahn  gedruckt“,  präzisiert Martin Staudinger.  Weil  das  einen  schnell  härtenden  Beton braucht, der dennoch wenig Viskosität hat, arbeitet STS intensiv mit Baumit zusammen.

Rund 300.000 Euro Entwicklungskosten
In  rund  1,5  Stunden  fertigt  der  STS  Betondrucker  also  einen  jener  Buchstaben,  die  vor  der Bauakademie    stehen.    Die    größte    Herausforderung    dabei    ist    die    Produktion    jener abschließenden  Bahnen,  die  den  innen  hohlen  Buchstaben  oben  verschließen. Auskunft darüber,  wie  das  gelingt,  gibt  Martin  Staudinger  zwar  nicht,  ist  mit  dem  Erreichten aber  sehr zufrieden. „Immer wieder bin ich stolz, zu sehen, was mein Team an Form und Struktur bereits liefert“, sagt Martin Staudinger. Über 200.000  Euro  hat  STS  bis  jetzt  aus  eigener  Kraft  in  die Entwicklung investiert. Dazu kommen Förderungen der öffentlichen Hand.

3D-Druck befeuert Individualität
Derzeit  produziert  STS gerade  nach  den  Entwürfen  einer  Künstlerin eine  Skulptur.  Diese  zwei Meter    hohe    Gedenkstätte    wird    in    fünf    Einzelteilen    gedruckt    und    anschließend zusammengesetzt.  In  Skulpturen sowie  kreativen  Bau-und  Wohnelementen für  Gärten  und Innenräume,   die  keine   statischen Funktionen  übernehmen,  sieht   STS   derzeit   auch  das Geschäftsfeld  für  den  3D-Druck.  Viele  dieser  extrem  komplexen  Sonderanfertigungen  können wir  schon  jetzt  zu  konkurrenzfähigen  Preisen  anbieten“,  sagt Martin  Staudinger.  „Allerdings stehen wir noch immer am Anfang unserer Entwicklung.“ In der Produktion von Häusern mittels 3D-Druck sieht Firmenchef Johann Staudinger für sein 50-Mitarbeiter-Unternehmen mittelfristig keine  wirtschaftlich  sinnvolle  Perspektive.

„Für uns gilt es, für Architekten, Innenarchitekten, Künstler   und   Gestalter neue   Perspektiven   und   Möglichkeiten für   individuelle   Lösungen anzubieten“,

skizziert Staudinger die Strategie.

Über TIM –Technologie- und Innovations-Management
TIM ist die neutrale Technologieberatungsinitiative des Landes OÖ sowie der WKO Oberösterreich und wird von der oö. Wirtschaftsagentur Business Upper Austria und der WKO Oberösterreich seit dem Jahr 2000 angeboten. Die TIM-Berater sind Begleiter, Vermittler und Partner von KMU bei der Umsetzung ihrer F&E-Projekte. Im Mittelpunkt stehen eine umfangreiche, kostenlose Beratung und Begleitung bei technischen Entwicklungsprojekten oberösterreichischer Unternehmen. Das reicht von der Ideenphase bis hin zur Umsetzung im Betrieb. Dabei suchen die TIM-Berater die geeigneten ExpertInnen in Forschungseinrichtungen und überprüfen das geplante Projekt auf Übereinstimmung mit relevanten Technologietransferförderungen bzw. -finanzierungen. Darüber hinaus recherchieren sie projektbezogen den Stand der Technik und erstellen einen Status Quo für das Unternehmen.  

Bis dato wurden rund 1.000 Projekte unterstützt und erfolgreich abgeschlossen. Durch Kooperationen wurden mehr als 10 Mio. Euro durch oberösterreichische Unternehmen für Leistungen bei Forschungseinrichtungen beauftragt. Ein Mehrfaches dieses Betrages wendeten die Unternehmen selbst für interne F&E-Ausgaben auf. TIM trägt somit aktiv zur Erhöhung der oberösterreichischen F&E-Quote bei. www.tim.at