21. 03. 2024
Verfasst von: Bianca Loschinsky, Pressemitteilung

Bauteile aus Lehm – mit Roboter auf die Baustelle

Ein Roboterarm platziert eine aktive Gleitschalung an der Lehmwand dort, wo verdichtet wird. Aus einem zweiten Roboterarm wird Lehm aufgetragen. — Für Lehmbauteile haben die Forschenden eine mitlaufende Schalung mit Roboterwerkzeug zur Verdichtung (beides links) entwickelt. In der Mitte wird Lehm aufgetragen. Ziel ist es, die Bauteile wirtschaftlich und direkt auf der Baustelle herzustellen.

Er ist klimafreundlich, feuchteregulierend, wiederverwertbar, leicht abbaubar und ein fast überall verfügbarer Rohstoff: Lehm. Als nachhaltig-ökologischer Baustoff rückt er jetzt wieder in den Fokus. Die Technische Universität Braunschweig untersucht, wie sich Stampflehmbauteile mit Roboterunterstützung wirtschaftlich herstellen lassen. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler entwickeln die automatisierten Prozesse weiter, um die additive Fertigung direkt auf der Baustelle einzusetzen.

Alte Bautechnik kombiniert mit additiver Fertigung

Lehmbauten werden seit Jahrtausenden errichtet. „Lehm ist hundertprozentig reversibel und ein fast überall verfügbarer Rohstoff“, hebt Joschua Gosslar vom Institut für Tragwerksentwurf der TU Braunschweig zwei Vorteile hervor. „Lehm-Bauteile kann man nach 100 Jahren abreißen, im Garten verteilen oder umformen und ein neues Haus daraus bauen.“ Im Lehm sieht der studierte Architekt und zertifizierte Lehmbauer viele Antworten für das Bauwesen, das einen Großteil der weltweiten CO₂-Emissionen verursacht, etwa bei der Herstellung von Zement, Ziegelsteinen und Stahl. Er möchte traditionelle Lehmbauweisen auf heutige Fertigungsmethoden anwenden.

Vom Handstampfer zur additiven Fertigung

Die alte Bautechnik basiert darauf, Lehm in einer Schalung mit Hilfe eines handgeführten Holzstampfers schichtweise zu verdichten. Doch auch mit pneumatischen Stampfern ist das Verfahren im Vergleich zu anderen Baumaterialien und -techniken eher unwirtschaftlich und teuer, weil die Schalung sehr robust sein muss, damit sie dem Stampfdruck standhält. Im Verbund mit dem Institut für Baustoffe, Massivbau und Brandschutz und dem Institut für Werkzeugmaschinen und Fertigungstechnik will das Forschungsteam die Lehmbautechniken optimieren und eine Roboter-Einheit schaffen, die sich vor Ort auf der Baustelle einsetzen lässt. Unterstützt wird das Forschungsvorhaben von der Initiative GOLEHM.

Der Abschnitt einer Lehmwand steht auf einem Sockel. Eine Vergrößerung zeigt die verschieden farbigen Lehmschichten. — Ein Bauteil aus Stampflehm hat viele Vorteile. Das vielseitige Material ist überall verfügbar, klimafreundlich und wiederverwertbar.

Ganze Fertigungsschritte entfallen

Eine digital gesteuerte additive Fertigung könnte hier nicht nur für eine höhere Präzision und gleichbleibende Qualität sorgen, sondern auch produktiver und damit wirtschaftlicher sein. „Bei der additiven Fertigung wird das Material schichtweise aufgebaut, ohne vorangehenden Formenbau oder nachlaufende Umformprozesse“, erklärt Institutsleiter Prof. Dr.-Ing. Harald Kloft. „Dadurch entfallen ganze Fertigungsschritte wie das Ein- und Ausschalen im Betonbau.“ Die Forschenden haben deshalb eine mitlaufende Schalung und ein Roboterwerkzeug zur Verdichtung entwickelt, das mit dem Schalungselement mitfährt und sich Lage für Lage hocharbeitet. Dafür kommt das Digital Building Fabrication Laboratory (DBFL), der große 3D-Drucker des Instituts, zum Einsatz. „Trotz Automatisierung ist zudem eine individuelle Formgebung möglich“, ergänzt Harald Kloft. „Damit erleichtern wir Planerinnen und Planern, sich für nachhaltige Materialien und innovative Bauweisen zu entscheiden.“