Kurzfassung

Ein europäisches Forschungsteam unter Leitung der Empa entwickelt im EU-Projekt «CARBCOMN» eine revolutionäre Betonbauweise, die Materialverbrauch drastisch senkt und CO₂ bindet. Durch 3D-Druck, alternative Bindemittel wie Stahlschlacke und intelligente Geometrien entstehen stabile Strukturen ohne konventionelle Stahlbewehrung. Das Verfahren ermöglicht es, Bauteile nach ihrer Nutzung zu demontieren und wiederzuverwenden – ein entscheidender Fortschritt für klimaneutrale und zirkuläre Bauwirtschaft.

Personen

Themen

  • Nachhaltige Baustoffe
  • 3D-Drucktechnologie
  • Kreislaufwirtschaft
  • CO₂-Reduktion in der Bauindustrie
  • Formgedächtnislegierungen

Clarus Lead

Das Projekt «CARBCOMN» ersetzt konventionelle Betonbauweise durch digitale Fertigung und nachhaltige Materialien. Statt Zement kommen Industrieabfälle wie Stahlschlacke zum Einsatz, die CO₂ binden statt freisetzen. Die 3D-gedruckten Strukturen benötigen 50–70 % weniger Material als herkömmlicher Beton und verzichten auf aufwändige Stahlbewehrung – ein Gamechanger für Bauunternehmen unter Druck, ihre CO₂-Bilanz zu verbessern.

Detaillierte Zusammenfassung

Das Konsortium setzt auf drei Innovationsprinzipien: Erstens digitale Formoptimierung, die Hohlräume gezielt dort freilässt, wo keine Verstärkung nötig ist. Der Roboter plant diese Öffnungen direkt im digitalen Modell, wodurch teures Schalungsmaterial entfällt. Zweitens ersetzen Eisenbasierte Formgedächtnislegierungen (Fe-SMA) klassische Spannstahlbewehrung. Diese speziellen Metalle werden nach dem Druck in den Beton eingefügt und ziehen sich beim Erhitzen zusammen – statt auszudehnen – und versetzen Bauteile nachträglich unter Spannung. Das ermöglicht automatisierte Fertigung und vor allem: Die Bewehrungsstäbe lassen sich später wieder trennen, was Demontage und Wiederverwendung ermöglicht.

Drittens nutzt das Team CO₂ als Härtemittel. Nach dem 3D-Druck werden Bauteile in eine Kammer gebracht, in der CO₂ injiziert wird und chemisch mit der stahlschlackenbasierten Mischung reagiert. Dies härtet den Beton und bindet gleichzeitig CO₂ – ein zirkulärer Prozess. Leichtere Elemente reduzieren zudem die seismische Belastung proportional zum Gewichtsverlust, ein Vorteil in erdbebengefährdeten Regionen. Die ETH Zürich, Universität Gent und Architekturbüros wie Zaha Hadid Architects arbeiten eng zusammen – Architekten entwerfen freigeformte Strukturen, während das Empa-Team technische Machbarkeit und Verbindungstechnologien entwickelt.

Das vierjährige Projekt mit Budget von 6 Millionen Euro (davon über 1 Million für Empa und ihr Spin-off re-fer) läuft bis 2028 und zielt auf einen 3D-gedruckten Gebäudeprototyp – robuste Wohnungsbaumodule, nicht spektakuläre Formen.

Kernaussagen

  • Materialreduktion: 3D-Druck mit optimierten Geometrien senkt Materialverbrauch um 50–70 % gegenüber konventionellem Beton
  • CO₂-Bindung: Stahlschlacke ersetzt Zement; CO₂-Härtung bindet zusätzlich Kohlendioxid statt es freizusetzen
  • Zirkuläre Bauweise: Fe-SMA-Bewehrung ermöglicht Demontage und Wiederverwendung von Bauteilen nach Nutzungsende
  • Automatisierung: Digitale Planung und Roboterfertigung reduzieren Handarbeit und Fehlerquoten
  • Seismische Sicherheit: Leichtere Strukturen verringern Erdbebenlast proportional zur Gewichtseinsparung

Kritische Fragen

  1. Skalierbarkeit und Kostenwettbewerb: Wie entwickeln sich die Produktionskosten beim Übergang vom Prototyp zur Serienproduktion? Werden 3D-Druck-Anlagen für Beton wirtschaftlich rentabel für kleine und mittlere Bauprojekte?

  2. Langzeitverhalten von Fe-SMA-Bewehrung: Welche Langzeitdaten liegen zu Ermüdung, Korrosion und Zuverlässigkeit von Formgedächtnislegierungen in Betonumgebungen vor? Wie sicher ist die Automatisierung beim Einsetzen dieser Stäbe?

  3. CO₂-Bilanz der Gesamtproduktion: Wie wird der CO₂-Fussabdruck des 3D-Druckprozesses selbst (Energieverbrauch, Roboter, Logistik) bilanziert? Ist die CO₂-Bindung durch Stahlschlacke und CO₂-Härtung tatsächlich grösser als die Emissionen der Herstellung?

  4. Demontierbarkeit in der Praxis: Wie komplex ist die Demontage von Bauteilen nach 20–50 Jahren Nutzung? Welche Kosten und Arbeitsaufwände entstehen beim Recycling, und lässt sich das Material tatsächlich zu 100 % wiederverwenden?

  5. Normung und Zulassung: Welche baurechtlichen Hürden bestehen in EU-Ländern für neuartige, nicht-konventionelle Betonbauweisen? Wie lange dauert die Zertifizierung bis zur Marktreife?

  6. Vergleich mit Alternativen: Wie schneidet dieser Ansatz gegenüber Holzbau, Recycling-Beton oder anderen Dekarbonisierungsmethoden ab – in Bezug auf CO₂, Kosten und Verfügbarkeit?

Quellenverzeichnis

Primärquelle: Nachhaltige Betonbauweise: Massgefertigter Beton aus dem 3D-Drucker – https://www.news.admin.ch/de/newnsb/lPLLl1ut2bnc2m9lqfxDZ

Projektinformation: CARBCOMN (Carbon-negative compression dominant structures for decarbonized and de-constructable concrete buildings) – EU Horizon Europe Programm, 2024–2028

Verifizierungsstatus: ✓ 17. März 2026

Dieser Text wurde mit Unterstützung eines KI-Modells erstellt. Redaktionelle Verantwortung: clarus.news | Faktenprüfung: 17. März 2026