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Die innovativen Bausysteme, die Sie unbedingt kennen sollten

3D-Druck, vorgefertigte Module, Lehm und Bambus sind nur einige der innovativsten Bausysteme unserer Zeit. Erfahren Sie mehr


Die Bauweise verändert sich. Neben Stahl und Stahlbeton wecken innovative Bausysteme Interesse durch ihre technologischen Eigenschaften, Leistung, Nachhaltigkeit und die Einfachheit der Baustellenabwicklung. Lassen Sie uns also die innovativsten und erstaunlichsten Bauweisen in der Baubranche entdecken!

Innovative Bausysteme: Hier sind einige Beispiele

Die technologischen Entwicklungen beeinflussen auch den Fortschritt in der Baubranche proportional. Es gibt große Veränderungen nicht nur in der Darstellung und Planung von Gebäuden, sondern auch bei Materialien, Techniken und Bauweisen. Wir sind daran gewöhnt, Gebäude aus Stahlbeton, Stahl, Holz zu planen, aber um mit den Innovationen unserer Branche Schritt zu halten, ist es immer ratsam, auch die neuesten Trends zu kennen und in Betracht zu ziehen: einige könnten sich als äußerst interessant erweisen und sind auf jeden Fall eine Erkundung wert!

Die neuesten Trends entdecken traditionelle Bausysteme neu und erkunden die neuesten Grenzen der Technologie, jedoch immer im Zeichen absoluter Umweltfreundlichkeit.

Wenn Sie sich für dieses Thema interessieren, sollten Sie beachten, dass eine wertvolle Unterstützung für den architektonischen Entwurf von Gebäuden mit innovativen Konstruktionssystemen sicherlich der Einsatz einer 3D-Software für die Gebäudeplanung ist.

Die 3D-Darstellung spielt eine entscheidende Rolle, indem sie einen detaillierten und realistischen Blick auf die Gebäudestrukturen bietet, bevor sie physisch gebaut werden. Dank der dreidimensionalen Modellierung können Sie jeden Bauteil des Gebäudes sowie seine Verbindungen und Interaktionen mit der Umgebung klar und präzise visualisieren. Diese virtuelle Darstellung ermöglicht es Ihnen, verschiedene Entwurfslösungen zu untersuchen, die Effektivität und Ergonomie der vorgeschlagenen Bausysteme zu bewerten und eventuelle Probleme oder Konflikte während der Ausführungsphase vorherzusehen.

Darüber hinaus erleichtert die 3D-Darstellung die Kommunikation mit anderen Mitgliedern des Planungsteams, Kunden und Interessengruppen, indem sie es ihnen ermöglicht, den vorgeschlagenen Entwurf leicht zu verstehen und aktiv am Entscheidungsprozess teilzuhaben. Auf diese Weise beschleunigt die dreidimensionale Modellierung nicht nur den Planungszyklus, sondern fördert auch Innovation und Experimentieren mit neuen Bauweisen, was zum Fortschritt der gesamten Bauindustrie beiträgt.

3D-Druck

3D-Druck hat seit den 1980er Jahren einen bemerkenswerten Entwicklungsweg zurückgelegt und sich von einer Nischentechnologie zu einem innovativen Werkzeug in verschiedenen Branchen entwickelt. Im architektonischen Kontext wird der 3D-Druck zu einer treibenden Kraft bei der Transformation des Bauprozesses. Diese Technologie verwendet 3D-Drucker, um strukturelle Bauteile von Gebäuden direkt aus dem 3D-Digitalmodell zu erstellen. Sie ist schnell, effizient und ermöglicht komplexe architektonische Formen auch bei reduzierten Bauzeiten und -kosten.

Der weltweite Markt für 3D-Druck im Bauwesen wird bis 2028 voraussichtlich um 91 % wachsen, ein deutliches Zeichen für seine zunehmende Bedeutung. Dieses Wachstum ist weitgehend auf die Verbreitung von Projekten für nachhaltiges Bauen zurückzuführen, da Unternehmen zunehmend den 3D-Druck nutzen, um die Baukosten zu senken und energieeffiziente und nachhaltige Gebäude zu realisieren.

Innovative Bausysteme - 3D-gedrucktes Haus

Innovative Bausysteme – 3D-gedrucktes Haus

Die Implementierung des 3D-Drucks bietet zahlreiche Vorteile, darunter eine höhere Genauigkeit, Effizienz, Reduzierung der Arbeitskosten und verkürzte Bauzeiten. Länder wie die Vereinigten Arabischen Emirate haben diese Technologie schnell adaptiert und planen, bis 2030 25 % der Gebäude in Dubai mit 3D-Druck zu realisieren.

In Europa und den Vereinigten Staaten gewinnt der Trend an Fahrt. Im November 2020 begann die PERI GmbH mit dem Bau des größten gedruckten Wohngebäudes in Europa, während in Deutschland das erste mit dem German Innovation Award ausgezeichnete gedruckte Wohngebäude fertiggestellt wurde. In den USA sind bereits 3D-gedruckte Häuser im Handel erhältlich. Die für den Bau der Häuser verwendeten Materialien reichen von Beton über Lehm bis hin zu Verbundstoffen aus recycelten Pflanzenmaterialien.

Die Vorteile des 3D-Drucks im Bauwesen sind vielfältig:

  • geringere Baukosten: Der 3D-Druck erweist sich im Vergleich zu herkömmlichen Techniken als kostengünstiger, da weniger Energie, Arbeitskräfte benötigt werden und eine effizientere Nutzung der Materialien ermöglicht wird;
  • bessere Nachhaltigkeit: Neben der Wirtschaftlichkeit zeichnet sich die mit 3D-Druck hergestellte Architektur durch ihre geringe Umweltbelastung aus. Während Stahlbeton in der traditionellen Bauweise üblich ist, experimentieren 3D-Druckunternehmen mit nachhaltigeren Materialien wie Lehm, biologisch abbaubarem Bambus und recycelbaren Thermoplasten;
  • kürzere Bauzeiten: Ein wesentlicher Vorteil ist die Bauzeit. 3D-gedruckte Häuser können in wenigen Tagen gegenüber den Monaten herkömmlicher Techniken gebaut werden. Projekte wie YHNOVA in Frankreich, das in 54 Stunden gedruckt wurde, zeigen die Effizienz dieser Technologie. Mighty Buildings, ein kalifornisches Unternehmen, kann eine Einheit in 24 Stunden drucken und somit eine schnelle Lösung bieten, um der Nachfrage nach erschwinglichen Häusern gerecht zu werden oder Schutzräume in von Naturkatastrophen betroffenen Gebieten bereitzustellen;
  • Gestaltungsfreiheit: 3D-Druck kennt keine Grenzen bei der Kreativität, es können komplexe, gekrümmte und individuelle Formen gedruckt werden, die sonst äußerst schwierig zu reproduzieren wären.

3D-Druck ist direkt mit dem 3D-BIM-Design verbunden. Vom digitalen Modell geht es automatisch zum realen Modell über. Aus diesem Grund ist es entscheidend, mit einem genauen Modell zu beginnen, das mit geeigneter BIM-Gebäudeplanungssoftware erstellt wurde.

Vorgefertigte Holzgebäude

Vorgefertigte Holzmodule werden in der Fabrik hergestellt und vor Ort zusammengebaut. Holz ist leicht, nachhaltig, hat hohe seismische Eigenschaften und kann schnell verarbeitet, aber auch entsorgt oder am Ende des Lebenszyklus des Gebäudes wiederverwendet werden.

Vorgefertigte Holzgebäude passen sich an viele Anforderungen an und ermöglichen ein hohes Maß an Flexibilität bei der Gestaltung. Die heutigen Technologien ermöglichen auch den Bau von mehrgeschossigen Holzfertighäusern.

Eines der derzeit höchsten Gebäude in Holzbauweise ist der Mjøsa Tower, der von Voll Arkitekter entworfen wurde und aus 18 beeindruckenden Etagen besteht. Die typische Ästhetik von Holzgebäuden ist ansprechend, kann aber, wenn nicht gewünscht, im Einklang mit traditionellen Gebäuden entworfen werden: Die Fassaden können verputzt oder mit der gewünschten Verkleidung versehen werden.

Vorgefertigte Holzgebäude

Vorgefertigte Holzgebäude

Fazit: Modulare Fertigsysteme bieten klare Zeit- und Kostenpläne für die Baustelle, Verwendung nachhaltiger Materialien, maximale Energieeffizienz der Gebäudehüllen und minimale Umweltauswirkungen.

Fertigbeton- und andere gemischte Materialmodule

Innovationen sind oft nur das Ergebnis der Weiterentwicklung von allgemein verwendeten Materialien. Neben Holz werden nämlich auch andere typische Baumaterialien aufgegriffen und in einem neuen Gewand wiederverwendet. Die Rede ist von Fertigteilbauten aus Stahlbeton, Stahl oder gemischten Systemen, bei denen vorgefertigte Bauelemente verwendet werden, die vor Ort zusammengesetzt werden. Die Vorteile der Verwendung von vorgefertigten Modulen liegen in der Möglichkeit schneller Baustellen und gut kalkulierbarer Kosten. Darüber hinaus kann die kombinierte Verwendung verschiedener Materialien die strukturelle Festigkeit, Energieeffizienz und Nachhaltigkeit verbessern.

Holzziegel

Besonders innovativ ist das System, das die Verwendung von Lochziegeln aus Holz vorsieht. Die Elemente ähneln den traditionellen Ziegelsteinen (in Form und auf dem Markt verfügbaren Dicken), werden jedoch ohne Verwendung von Mörtel oder anderen Klebstoffen montiert. Das Montagesystem erfolgt vollständig trocken, die Holzbausteine sind mit einem Stecksystem patentiert, das es ermöglicht, die Elemente leicht miteinander zu verbinden (wie bei Lego). Es können Zwischenwände sowie Außenwände hergestellt werden, die sichtbar belassen, verputzt oder mit einem Wärmedämmverbundsystem bedeckt werden können.

Container

Die Umwandlung von Schiffscontainern in Wohnungen oder Geschäftsräume ist seit einigen Jahren eine innovative modulare Lösung im Trend. Container bieten eine robuste Struktur und sind leicht transportierbar und modular zusammenbaubar, um Gebäude in individuellen Größen zu realisieren. Dieser Ansatz wird wegen seiner Nachhaltigkeit, der verkürzten Bauzeiten und der architektonischen Vielseitigkeit geschätzt. Es erfordert jedoch angemessene Anpassungen, um sie sowohl hinsichtlich der räumlichen Nutzung als auch des Klimas und ästhetisch ansprechend zu gestalten.

Innovative Bauweisen – Haus aus Containern

Innovative Bauweisen – Haus aus Containern

Stroh, Bambus und Lehm

Die Verwendung von Ressourcen wie Erde, Stroh, Holz und Bambus im Baubereich ruft normalerweise Unsicherheiten in der westlichen Denkweise hervor, wo der Einsatz von Stahlbeton vorherrscht. Es ist jedoch zu bedenken, dass etwa 5 Milliarden Menschen weltweit immer noch in Häusern leben, die aus natürlichen Materialien gebaut sind, und von einem besseren Komfort, Gesundheit und Wohlbefinden profitieren.

Häuser aus Stroh

Die Bauweisen von Häusern aus Stroh variieren je nach Ort, hauptsächlich abhängig von den klimatischen Anforderungen und den Bauweisen.

In den USA besteht die Tragstruktur häufig aus Stahlstäben, um die Strohballen auszurichten, während ein Schweißgitter verwendet wird, um den Putz zu fixieren. Die Kombination von Stroh mit Kalk- oder Lehmputzen fördert die Atmungsaktivität der Wände und löst das Problem der Schimmelbildung. Fliesen, Verkleidungen und andere Oberflächen können wie in herkömmlichen Gebäuden gestaltet werden.

Entgegen der landläufigen Meinung ist Stroh nur schwer entflammbar: Tests haben gezeigt, dass eine Strohballenwand Temperaturen von bis zu 1010 °C drei Stunden lang standhalten kann, was die Evakuierung der Räume und die Kontrolle der Flammen ermöglicht.

Stroh ist auch ein hervorragender Wärmedämmstoff, der eine erhebliche Energieeinsparung beim Heizen ermöglicht. Es ist auch als Schalldämmung wirksam, atmungsaktiv, fördert den Luftaustausch im Gebäude und verursacht im Gegensatz zu Heu keine Allergien und ist nicht anfällig für Parasitenbefall. Einmal verputzt, ist es auch für Nagetiere unzugänglich.

Strukturell gesehen kann Stroh Lasten von über 15 Tonnen pro Quadratmeter tragen und widersteht Erdbeben gut.

Die Rohstruktur eines Strohhauses kann in weniger als zwei Wochen fertiggestellt werden: Das Verlegen der Ballen erfordert nur wenige Stunden. Mit einer guten Planung kann das Gebäude viele Jahrzehnte halten, vorausgesetzt, es ist mit qualitativ hochwertigen Putzen geschützt. Da Stroh als Abfallmaterial betrachtet wird, sind die Kosten gering: Der Preis eines Ballens liegt zwischen 2,5 und 3,5 Euro. Für ein Haus von 150 m2 mit etwa 400 Ballen liegen die Gesamtkosten bei etwa 1000-1400 Euro.

Bambushäuser

Bambus ist ein umweltfreundliches und erneuerbares Material, das aufgrund seiner Leichtigkeit, Flexibilität und Festigkeit geschätzt wird und oft als „pflanzlicher Stahl“ bezeichnet wird. Anders als Holz ist er feuerbeständig und brennt bei sehr hohen Temperaturen.

Seine Festigkeit macht ihn sowohl als Material für Möbel und Wände als auch als tragendes Element für den Bau ganzer Gebäude ideal. In der Architektur wird er für Säulen, Balken und Paneele verwendet und bietet raffinierte und effektive Lösungen. Er wird auch weitgehend für Innenböden verwendet und kombiniert Funktionalität und Ästhetik perfekt: Bambusböden sind langlebig und widerstandsfähig gegen Kratzer und kostengünstiger als Massivholz. Strukturell bietet Bambus eine hohe Steifigkeit und Flexibilität, so dass er aufgrund seiner Zuverlässigkeit für seismische Häuser auf Hawaii verwendet wird.

Haus aus Bambus

Haus aus Bambus

Die intrinsische Schönheit von Bambus macht ihn zu einer ausgezeichneten Wahl für die Möblierung von Räumen und verleiht diesen Eleganz und Nachhaltigkeit.

Nach der Ernte benötigt Bambus nur 3-5 Jahre, um nachzuwachsen, was ihn zu einer ökologischen Ressource im Bauwesen macht.

Bambus findet vielfältige Anwendungen im ökologischen Bauwesen und trägt zur Realisierung kostengünstiger und energetisch effizienter Gebäude bei. In Lateinamerika und Asien wird er seit Jahrhunderten verwendet, um robuste und faszinierende Häuser zu schaffen.

Architekten wie Shigeru Ban, Kengo Kuma, Simon Velez und Frei Otto haben seine Möglichkeiten erforscht, um innovative und umweltfreundliche Strukturen zu schaffen.

Häuser aus Lehm

Der Bau mit Lehm (mit der Technik des Adobe und Pisé) ist ein althergebrachter nachhaltiger Ansatz. Lehm ist ein seit jeher in der Bauindustrie verwendetes Material, sei es in Form von Ziegeln, Fliesen, Stampfböden usw.
Der Begriff „Lehm“ bezieht sich auf ein ungebranntes, lehmiges Material, das weit verbreitet in der Bauindustrie eingesetzt wird, mit ausgezeichneten Leistungen und leicht zu beschaffen zu geringen Kosten. Man kann zwischen mageren und fetten Lehmböden unterscheiden, wobei ersteres eine sehr plastische Konsistenz und bindende Eigenschaften aufweist und letzteres einen höheren Sandgehalt hat.

Dieser Lehmboden wird aus Schichten unterhalb der Oberfläche gewonnen und umfasst Ton, Sand, Kies und Schluff, die durch die Zersetzung von Gestein entstanden sind und hervorragende bindende Eigenschaften aufweisen. Die Farbe des Lehms variiert je nach Herkunft und gibt Hinweise auf den extrahierten Materialtyp.

Es gibt verschiedene Bauweisen, die Lehm nutzen und eine große gestalterische Freiheit in Bezug auf Formen und Größen bieten. Unabhängig von der gewählten Technik wird der Lehm für eine festgelegte Zeit zum Reifen belassen und kann je nach Bedarf mit anderen Materialien wie Sand und Stroh gemischt werden.

Lehm wurde von der Bioarchitektur aufgrund seiner ökologischen und nachhaltigen Eigenschaften stark aufgewertet.

Lehm ist zunächst einmal ein natürliches und biokompatibles Material mit minimaler Umweltbelastung. Er ist reichlich vorhanden und erfordert keine weiteren Verarbeitungen mit Chemikalien oder produktionsbedingte Prozesse, die umweltbelastende Abfälle erzeugen. Am Ende seines Lebenszyklus kann er ohne besondere Behandlungen wieder der Natur zurückgegeben werden.

Neben der Nachhaltigkeit bieten Lehmbauten weitere interessante Eigenschaften wie hohe Masse und thermische Trägheit. Die etwa einen halben Meter dicken Wände weisen ausgezeichnete Wärmeleistung auf und können Feuchtigkeit aus der Luft speichern.

Auch die Schalldämmungs- und Feuerbeständigkeitseigenschaften von Lehm sind gut. Darüber hinaus ist Ton formbar und flexibel und passt sich verschiedenen Formen und Größen von Bauwerken an.

Trotz seiner Stärken ist ungebrannter Lehm empfindlich gegenüber Wasser und muss angemessen vor Witterungseinflüssen geschützt werden. Geeignete Beschichtungen, wie z. B. Kalk, können erforderlich sein, um seine Leistungsfähigkeit und Festigkeit zu erhalten.
Jedes dieser Bausysteme hat Vor- und Nachteile, und die Wahl hängt von verschiedenen Faktoren ab, darunter Standort, strukturelle Anforderungen, Nachhaltigkeit und architektonische Gestaltung.

 

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