Ressourcen werden knapper und energieintensive Baustoffe zunehmend zum Problem. Ein neuer Baustoff aus Wüstensand könnte deshalb für die Bauwirtschaft interessant werden. Das Gründungsprojekt AddiSol will Sand mit gebündeltem Sonnenlicht schmelzen und anschließend im 3D-Druck zu Bauteilen verarbeiten. Erste Probekörper erreichen bereits eine hohe Druckfestigkeit. Damit könnte aus bislang kaum nutzbarem Wüstensand künftig ein mineralischer Baustoff für das Bauen entstehen.
Die Bauwirtschaft verbraucht weltweit einen erheblichen Anteil aller gewonnenen Rohstoffe. Gebäude und Infrastruktur gehören damit zu den größten Treibern des globalen Ressourcenverbrauchs. Gleichzeitig werden immer mehr Ressourcen knapp. Grund genug für ein Umdenken. Ein neuer Baustoff aus Wüstensand könnte daher die Herstellung mineralischer Bauteile grundlegend verändern. Das Gründungsprojekt AddiSol arbeitet an einem Verfahren, bei dem Sand mit konzentriertem Sonnenlicht geschmolzen und anschließend im 3D-Druck zu Bauteilen verarbeitet wird. Damit könnte eine Alternative zu energieintensiv hergestellten Baustoffen entstehen. Erste Probekörper erreichen bereits hohe Festigkeiten. Hinter AddiSol stehen die Ingenieure Florian Fiedler und Tim Drewke. Ihre Idee verbindet zwei Ressourcen, die insbesondere in trockenen und sonnenreichen Regionen reichlich vorhanden sind: Sand und Sonnenenergie. Anders als bei einer Stromversorgung über Photovoltaik soll die Sonnenstrahlung unmittelbar für die Produktion genutzt werden. Eine Fresnel-Linse bündelt das Licht, eine Spiegeloptik richtet die Energie auf den Sand. Dieser wird so stark erhitzt, dass er schmilzt und beim Abkühlen zu einem festen, steinartigen Material erstarrt. Bis zum Einsatz in der Bauwirtschaft ist allerdings noch Entwicklungsarbeit nötig.
Wüstensand wird im 3D-Druck zum Baustoff
Technologisch orientiert sich das Verfahren an der additiven Fertigung. Vergleichbar mit dem Lasersintern wird der Sand schichtweise aufgeschmolzen. Dadurch könnten nicht nur einfache Steine, sondern auch komplexe Bauteile direkt hergestellt werden. „Wir könnten beispielsweise einen ganzen Torbogen an einem Stück drucken, wenn wir den 3D-Drucker entsprechend groß bauen“, erklärt Fiedler. Auch Hohlräume zur Verbesserung der Wärmedämmung ließen sich direkt in die Bauteile integrieren. Interessant ist das Verfahren vor allem mit Blick auf den Energiebedarf klassischer Baustoffe. Porenbeton, Kalksandstein und Ziegel benötigen bei der Herstellung viel Energie. Holz oder Lehm kommen dagegen nicht für jede Anwendung infrage und stehen nur begrenzt zur Verfügung. AddiSol will deshalb einen mineralischen Baustoff entwickeln, dessen Herstellungsenergie unmittelbar von der Sonne kommt.
Erste Tests zeigen hohe Festigkeit
Ein erster 3D-Drucker steht bereits beim IPH – Institut für Integrierte Produktion Hannover. Noch arbeitet die Versuchsanlage allerdings mit einem Laser. Damit konnte nach Angaben des Projekts bereits nachgewiesen werden, dass sich Sand schichtweise aufschmelzen und zu Probekörpern verarbeiten lässt. Eine Untersuchung der Materialprüfanstalt Hannover bescheinigte dem erzeugten Material eine hohe Druckfestigkeit im Bereich hochfester Wandbaustoffe. Konkrete Messwerte sind jedoch nicht bekannt. Der entscheidende Entwicklungsschritt steht damit noch bevor. Künftig soll der energieintensive Laser durch gebündeltes Sonnenlicht ersetzt werden. Dafür müssen Optik, Prozesssteuerung und 3D-Druck aufeinander abgestimmt werden. „Da wartet noch viel Entwicklungsarbeit auf uns“, räumt Fiedler ein.
Bauunternehmen zeigt bereits Interesse
Langfristig könnte die Produktion hauptsächlich dort stattfinden, wo Sand und intensive Sonneneinstrahlung gleichzeitig verfügbar sind. Als möglichen Standort nennen die Entwickler beispielsweise Spanien. Unterstützung erhält AddiSol inzwischen vom IPH und verschiedenen Startup-Programmen. Auch aus der Bauwirtschaft gibt es ein erstes Signal: Gundlach Bau und Immobilien hat mit einer Absichtserklärung Interesse an dem Baustoff bekundet und strategische sowie fachliche Unterstützung angeboten. Ob aus Wüstensand tatsächlich ein marktfähiger Baustoff wird, hängt nun vor allem davon ab, ob sich der solare 3D-Druck technisch und wirtschaftlich skalieren lässt.
