Form folgt Druckkopf: 3D-gedruckte Betondecke im Test
An der TU Darmstadt entsteht eine neue Generation von Betondecken: topologieoptimiert, ressourcenschonend und komplett mit dem 3D-Drucker gefertigt.
Im Sommersemester 2025 entwickelten Forschende der Technischen Universität Darmstadt einen Demonstrator, der zeigt, wie sich Massivbau und digitale Fertigung neu verzahnen. Unter der Leitung von Prof. Stefan Schäfer und Nikola Bisevac vom Institut für Konstruktives Gestalten und Baukonstruktion entstand eine freitragende Betondecke mit fünf Metern Spannweite, die auf einer pilzförmigen Mittelstütze ruht. Der Schlüssel liegt in der Schalung: Das Team druckt sie vollständig additiv und bildet jede Rippe, Krümmung und Kraftlinie so ab, wie es die Topologieoptimierung vorgibt.
Gedruckt, bewehrt, belastbar
Gemeinsam mit Sika Deutschland, der Riedel Bau Gruppe und Staikos 3D erforschten die Beteiligten, wie präzise 3D-Druck im Massivbau anwendbar ist. Sie prüften, wo additive Verfahren klassische Schalungen überholen – vor allem dort, wo komplexe Geometrien und materialeffiziente Strukturen gefragt sind. Während herkömmliche Schalungen bei räumlich gekrümmten Rippen schnell an Grenzen stoßen, setzt der 3D-Druck solche Formen in einem einzigen Arbeitsschritt um. Nach dem Druck wird der Bewehrungsstahl in die filigrane Schale eingesetzt und ausbetoniert.
Dieses Verfahren hat auch ökologische Auswirkungen, da es zu einer effizienteren Ressourcennutzung führt: Die optimierte Decke nutzt Material nur dort, wo es statisch notwendig ist. Es reduziert Betonvolumen, Transportlasten und CO₂-Emissionen und eröffnet zugleich Spielräume für weit gespannte, leichte Konstruktionen.
Von der Simulation zur Realität
Der Entwicklungsprozess der Decke verlief durchgehend digital: Die Teams simulierten den Kraftfluss, generierten parametrische Modelle, testeten Materialmischungen und übertrugen all diese Daten in den Druckvorgang. In der Riedel Bau Talentfabrik in Schweinfurt montierten sie die gedruckten Schalungselemente millimetergenau, ergänzten die Bewehrung und betonierten das Bauteil monolithisch aus. Belastungsversuche und Materialtests begleiteten den Prozess und lieferten Daten, die in kommende Forschungs- und Normungsprozesse einfließen sollen.
Lernen am realen Maßstab
Parallel zum Bau ist das Projekt in die Lehrveranstaltung „Konstruktives Gestalten Projekt“ eingebunden. Studierende arbeiteten aktiv mit: Sie simulierten und entwarfen die Schalung digital, begleiteten den Druckprozess und die Montage im Maßstab 1:1. Dieser direkte Zugang zum realen Bauteil bietet einen besonderen Mehrwert: Sie erleben unmittelbar, wie sich digitale Entscheidungen in der physischen Realität behaupten – oder scheitern – und sammeln Erfahrung im Umgang mit modernen Planungs- und Fertigungsmethoden.
Die Zukunft wächst Schicht für Schicht
Dass 3D-Druck im Bauwesen längst mehr ist als ein Experiment, zeigt auch ein verwandtes Projekt der Universität Stuttgart: Der Marinaressa Coral Tree, 2023 auf der Architekturbiennale Venedig ausgestellt, setzte auf modulare Leichtbau-Elemente mit wiederverwendbaren 3D-Sandschalungen. Während Stuttgart die Serienfertigung testet, demonstriert Darmstadt die Leistungsfähigkeit komplexer Einzelbauteile. Gemeinsam zeichnen beide Projekte das Bild einer Baukultur, die digitaler, ressourcenschonender und gestalterisch mutiger wird – Schicht für Schicht.