Der Beton 3D-Druck ist ein Teilgebiet der Additiven Fertigung, welches eine durchgängige Prozesskette vom digitalen Bauvorhaben bis hin zur Realisierung zu ermöglichen soll. Die Extrusion von Beton ist dank der hohen Druckgeschwindigkeit insbesondere für großformatige Bauelemente ein vielversprechender Ansatz. Defizite in Bezug auf die Formfreiheit, das Eigengewicht der Konstruktion und die Ansprüche an eine möglichst effiziente Wärmedämmung stellen dabei jedoch noch Problemstellungen für eine in technischer und wirtschaftlicher Hinsicht zufriedenstellende Anwendung in der Praxis dar. Diesen Defiziten soll im Rahmen des hier beschriebenen Forschungsvorhabens begegnet und Lösungen erarbeitet werden. Dies soll einerseits durch die Verwendung und weitere Optimierung von Leichtbetonrezepturen für die Betonextrusion und andererseits durch die Entwicklung eines düsennahen Mischsystems erzielt werden. Anders als bei anderen Beton 3D-Druckverfahren soll das Extrudat erst kurz vor der Ausbringung im Mischkopf trocken homogenisiert und mit Wasser angemacht werden. So können schnell ansteifende Rezepturen angestrebt werden, welche in der Regel mit kurzen Verarbeitungszeiten einhergehen, jedoch einen schnellen Baufortschritt erlauben. Zudem ist es das Ziel des Forschungsvorhabens, den extrudierten Leichtbeton während des Drucks in seinen Eigenschaften zu gradieren. So können innerhalb eines Druckprozesses Bauteilbereiche mit erhöhten Festigkeiten für den Lastabtrag bis hin zu Bauteilbereichen mit gesteigerten Wärmedämmeigenschaften realisiert werden.

Die Manipulation des düsennahen Mischsystems soll wahlweise durch einen Industrieroboter (Kuka) oder eine Portallösung erzielt werden. So kann das Material in schmalen Strängen (Raupen) ausgebracht und in mehreren Schichten zu einem monolithischen Bauteil heranwachsen. Das Verfahren erlaubt die Ausbildung von Vor- und Rücksprüngen während des Drucks sowie das Anfertigen von filigranen Hohlraumstrukturen und Kanälen, welche für eine Gradierung und Funktionalisierung des Bauteilquerschnitts genutzt werden können. Zudem berücksichtigt das Konzept, das zwischen nebeneinanderliegenden Strängen und übereinander liegenden Schichten ein guter Verbund erreicht wird.