Produktstatus für Fassade aus dem 3D-Drucker

»Das Projekt ist ein Meilenstein – für den Einsatz von 3D-gedruckten und multifunktionalen Fassaden aus recyclebarem Material und für den Übergang von universitärer Forschung zum realen Bauprodukt«, erläutert Moritz Mungenast, gemeinsam mit Oliver Tessin und Luc Morroni Partner des Start-ups 3F Studio. Gestartet als Forschungsprojekt an der TUM mit einer Idee für eine neue Fassadenentwicklung ist innerhalb von nur vier Jahren das Spin-Off 3F Studio entstanden, welches die Marktreife des Fassadenprodukts über das großmaßstäbliche Pilotprojekt erlangt.

Die multifunktionale Fassade aus PETg Kunststoff, beispielsweise hergestellt aus recycelten PET Flaschen, wird während der Umbauphase des Deutschen Museums in München als innovatives Highlight für einem temporären Eingang vor einem Gebäude von den Architekten Schmidt-Schicketanz und Partner GmbH und David Wolfertstetter Architektur platziert werden. Nach dem Rückbau – geplant für 2025, jedoch wurde die Genehmigung für die 3D-Druck-Fassade für 15 Jahre erteilt – können die PET-Elemente zu 100 % erneut dem Wertstoffkreislauf zugeführt werden. Die 3D-Druck-Fassade wird sicherlich ein Eyecatcher werden, ist aber nicht nur ästhetisches Beiwerk. Die Elemente integrieren eine Vielzahl von Funktionen, ohne kostenintensive Systemtechnik. Aus einem Guss mit ca. 1 x 1 m Größe gedruckt, sorgt jedes Fassadenelement durch seinen speziellen Aufbau für Witterungsschutz, Lastabtragung, Dämmung, Belichtung bzw. Verschattung und Akustikfunktionen gleichermaßen. Erreicht wird dies über eine innere Zellstruktur, die die Stabilität garantiert, Hohlräume sorgen für Dämmwirkung, durch eine gewölbte Makrostruktur wird der Lichteinfall gesteuert und Schatten erzeugt, zusätzlich sorgt eine mikrostrukturierte Oberfläche für eine Verbesserung der akustischen Umgebung (siehe auch: Fluid Morphology – Lowtech-Fassade aus dem 3D-Drucker).

Durch die Möglichkeiten des Computational Design werden alle konstruktiven Elemente und die wellenartigen Faltungen exakt so generiert, dass eine maßgeschneiderte Lösung für den Ort und für die Museumsbesucher erzielt wird. Die Fassadenfläche mit insgesamt 750 m² wird erstmals eine industrielle Anwendung der 3D-Druck-Technologie Fused Deposition Modeling (FDM) im Gebäudemaßstab demonstrieren. »Durch die Integration der Produktionsparameter im Entwurfsprozess können die Funktionen und konstruktiven Details in Wechselwirkung mit der Formfindung entwickelt und die Produktionszeit sowie der Materialverbrauch reduziert werden“, erläutert Luc Morroni. Das Projekt wird unterstützt sowie die Umsetzung geplant mit der 3D-Druck Technologie von BigRep.

Ein erster Prototyp eines 3D-Druck-Fassadenelements wurde ab Frühjahr 2018 für ein Jahr auf der Solarstation auf dem Dach der TU München mittels experimenteller Messungen auf seine Tauglichkeit geprüft. Die gesammelten Daten belegen, dass das Konzept funktioniert und ermöglichten bereits Optimierungen des Fassadensystems. Ein weiterer wichtiger Schritt von der Forschung zur Anwendung ist es nun, den Anforderungen für die Erteilung der Zustimmung im Einzelfall zu entsprechen. Dazu wurden die Prüfkörper am IFT Rosenheim und dem Brandinstitut für Holzforschung der TU München einer Vielzahl technischer Test unterzogen wie der Ermittlung von U- und g-Wert, Differenz-Klima-Test, UV- Beständigkeit, Brandprüfung und Windlastprüfung. »Die Windlastprüfung wurde bestanden, die Baustoffklasse B1 wurde erreicht und alle restlichen Werte ermittelt. Durch diese Prüfungen und das positive Abschneiden ist aus technischer Sicht die Umsetzung einer 3D-gedruckten Fassade möglich und somit speziell auch die Fassade am Interimseingang des Deutschen Museums München. Dies ist der Beweis für die Umsetzbarkeit und eröffnet nun Anwendungsbereiche für weitere Fassadenprojekte«, freut sich der Wissenschaftler und Start-up Gründer Moritz Mungenast.

Für Folgeprojekte streben Moritz Mungenast, Oliver Tessin und Luc Morroni von 3F Studio nun eine Erweiterung der Materialpalette an, hin zu Polycarbonat und nachhaltigeren Bio-Kunststoffen.