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Artikel und Hintergründe zum Thema

3D-Druck

Kai Ingmar Link,

3D-gedruckte Nistfassaden: Wie ABB Robotics urbane Biodiversität fördert

In einem interdisziplinären Forschungsprojekt der Technischen Universität München (TUM) treffen Architektur, Ökologie und moderne Fertigungstechnologien aufeinander. Ziel ist es, Gebäudehüllen als Lebensraum für Stadttiere wie Haussperlinge oder Igel zu nutzen. Entstanden ist ein Prototyp modularer Nistfassaden, der additive Fertigung, digitale Planung und Cobots von ABB Robotics kombiniert.

Aufgrund ihres modularen Designs passen die 3D-gedruckten Fassadenelemente in gängige hinterlüftete Fassadensysteme und lassen sich bei Bedarf unkompliziert herausnehmen und reinigen. Dank dieser Wartungsfreundlichkeit bleiben die Nistplätze auch langfristig nutzbar. © TUM

Der urbane Rückgang natürlicher Nistplätze stellt eine wachsende Herausforderung dar: Dachvorsprünge, alte Ritzen oder Baumhöhlen verschwinden zunehmend. Die Nistfassade bietet eine Lösung, indem sie modular in bestehende Bauwerke integriert werden kann und gleichzeitig einen doppelten ökologischen Mehrwert schafft: neue Lebensräume für Tiere und verbesserte Mikroklimatisierung für Menschen.

Cobots ermöglichen präzisen 3D-Druck

Jedes der rund 100 Fassadenelemente ist geometrisch einzigartig. Der GoFa Cobot von ABB Robotics übernimmt die präzise Aufbringung des keramischen Tonmaterials im 3D-Druckverfahren und unterstützt gleichzeitig bei der Nachbearbeitung. Dank kollaborativer Robotik lassen sich flexible Fertigungsprozesse effizient und wiederholgenau gestalten.

Im universitären Umfeld erweist sich der Cobot besonders als Schnittstelle zwischen Mensch und Maschine. Standardisierte Industrieautomation stößt hier schnell an Grenzen, doch Cobots ermöglichen sichere Handführung, präzise Bewegungsabläufe und schnelle Anpassung an wechselnde Geometrien. Programmiert wird über ABB RobotStudio, das Bewegungsabläufe simuliert und direkt auf den Roboter überträgt.

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Der kollaborative Roboter GoFa von ABB ermöglichte eine präzise additive Fertigung und sensible Nachbearbeitung der zerbrechlichen Tonelemente. © TUM

Digitalisierte Planung für maximale Effizienz

Vor der Fertigung erfolgt eine digitale Planung, die Klimadaten, Gebäudeausrichtung und artenspezifische Anforderungen berücksichtigt. Die Nist- und Schutzräume der Module werden so positioniert, dass Spatzen, Hausrotschwänze und andere Tiere optimale Lebensbedingungen finden. Die Algorithmen übersetzen diese Anforderungen direkt in geometrische Module, die im 3D-Druck aus keramischem Recycling-Ton gefertigt werden.

Die Materialeigenschaften, darunter die Viskosität des Tons und die Trocknung während des Druckprozesses, erfordern eine präzise Steuerung. Nur durch die hohe Genauigkeit der Cobots lassen sich Verzug oder Rissbildung vermeiden und eine glatte Oberflächenqualität erzielen – ein entscheidender Faktor für die Langlebigkeit und Wartungsfreundlichkeit der Fassaden.

Integration in Mauerwerksbau und Betonbauweise

Die modularen Nistfassaden sind kompatibel mit hinterlüfteten Fassadensystemen und lassen sich bei Bedarf leicht herausnehmen und reinigen. Durch diese Modularität passen sie sich nahtlos in den bestehenden Mauerwerksbau und auch in Projekte mit Beton-Elementen ein. So können sie sowohl bei Neubauten als auch bei Sanierungen eingesetzt werden.

Ein interdisziplinäres Team der Technischen Universität München (TUM) entwickelte im 3D-Druckverfahren geometrisch einzigartige, klimasensitive Fassadenmodule aus keramischem Ton, die als Lebensräume für Vögel und Kleintiere dienen. © TUM

Der modulare Ansatz zeigt, wie sich Baustoffe effizient nutzen lassen: Jedes Element wird werkseitig gefertigt, minimiert Baustellenaufwand und reduziert Fehlerquellen vor Ort. Gleichzeitig wird die Sanierung oder Verdichtung von Bestandsgebäuden ökologisch aufgewertet.

Nachhaltigkeit und ökologischer Mehrwert

Die Fassadenelemente schaffen nicht nur Lebensraum für Tiere, sondern tragen auch zu einem verbesserten Mikroklima an der Fassade bei. Ihre geometrische Tiefe sorgt für selbstverschattende Oberflächen, wodurch die Gebäudehülle im Sommer weniger aufheizt. Gleichzeitig sind die Module wartungsfreundlich, langlebig und auf langfristige Nutzung ausgelegt.

In Verbindung mit ABB Robotics wird der Einsatz von Cobots zum Katalysator für innovative Bauprozesse: Mensch und Maschine arbeiten sicher zusammen, digitale Planung und additive Fertigung verbinden sich zu einem skalierbaren, modularen Produktionsprozess, der sowohl ökologisch als auch wirtschaftlich sinnvoll ist.

3D-Druck, Cobots und Mauerwerksbau verbinden Technologie und Natur

Dabei ist der ABB-Cobot besonders anpassungsfähig, präzise und einfach zu programmieren – Attribute, die in einem universitären Umfeld besonders geschätzt werden. © TUM

Die modularen Nistfassaden zeigen, wie moderne Bauverfahren den Mauerwerksbau erweitern können. Mit ABB Robotics, 3D-Druck und adaptiver Planung entsteht eine Lösung, die Baustoffe effizient nutzt, Biodiversität fördert und gleichzeitig in den urbanen Raum integriert werden kann.

Das Projekt der TUM liefert ein praxisnahes Beispiel für die Verbindung von Innovation, Nachhaltigkeit und modularer Bauweise – ein Modell, das in Zukunft sowohl für Neubauten als auch für Sanierungen von Bestandsgebäuden eine wichtige Rolle spielen wird.

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