Contour Crafting///Häuser aus dem Drucker

Thomas Untersweg DIGITALE FABRIKATION ws10 Institut für Architektur und Medien

AS.1 – researchComplex Simplicity II

Contour Crafting – Häuser aus dem Drucker

Contour Crafting (CC) ist im Wesentlichen um eine automatisierte Konstruktionsmethode, bei der mit Portal - Roboterar-men Beton Schicht für Schicht übereinander aufgetragen wird. Dieses Prinzip des Rapid-Prototyping wurde von dem US Forscher Dr. Behrokh Khoshnevis, Professor an der University of Southern California in Los Angeles entwickelt und gleicht einem skalierten 3D- Print Verfahren.

Eine Studie von Khoshnevis , die im Jahr 2009 durchgeführt wurde, ergab, dass durch Contour Crafting mit einer 75% igen Reduktion der gesamten Kohlendioxid-Emissionen gerechnet werden kann und die graue Energie insgesamt um 50% im Vergleich zum Standard-Bauen mit Mauerwerk sinkt.

Das Projekt begann 1996 als Rapid-Prototyping-Verfahren, um aber große Bauteile herzustellen, und nachhaltige Aus-wirkungen auf das Baugewerbe zu haben wurde nach dem erfolgreichen Pilotprojekt mit Baustoffen wie Beton, Ton oder Gips weitergeforscht. 2007 gelang es mit dieser Technologie einen Prototypen einer gebogenen Wand herzustellen. Das ultimative Ziel ist ein Haus in einem Tag zu „drucken“ (Türen und Fenster müssen manuell eingefügt werden)

Die Düse, mit der Strukturen geformt werden, ist mit mehre-ren Öffnungen versehen: eine für jede Seite sowie eine zum Ausfüllen von Hohlräumen. Neben jeder seitlichen Öffnung ist eine Kelle angebracht. Das Material wird aus der Düse gepresst und von der darüber gleitenden Kelle geglättet (eine Genauigkeit von 2 Mikrome-ter konnten erreicht werden). So erhält jede aufgebrachte Schicht eine glatte Oberfläche. Die Düse kann so gelenkt werden, dass sie auch nichtrecht-winklige Strukturen wie Kuppeln oder Gewölbe formen kann.

Auch können mehrere Materialien gleichzeitig ausgebracht werden. So kann die CC-Düse z.B. Putz auf die Oberfläche einer Wand aufbringen, während sie gleichzeitig den Wand-hohlraum mit Beton ausgießt. 2-5 cm dicke Schichten aus Be-ton oder anderen Materialien werden zu additiv geformten Teilen gefügt.

Trotz der relativ großen Schichthöhe (bis 10cm) kann große Oberflächengenauigkeit erzielt werden.In anderen Industriebereichen kennt man das Verfahren schon über 20 Jahre. Rapid Prototyping oder 3D-Printing wurde ursprünglich in der Autoindustrie oder in der Medizin verwendet, findet sich heute aber bereits in Verschiedensten Bereichen wieder!

///Intro

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///Methode

///Modeling ///Planning

///Executing

///Designing

Materialzufuhr

Kontrollmechanismus

Deckelkelle

Seitenkelle

Düse

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CC kann mit verschiedensten Materialien umgesetzt werden. In den Anfängen wurden mit Ton gearbeitet, heute sindAnwen-dung von Glasfaserbewehrtem Spezialbeton möglich.Zusätze: Polymerzusätze, Spezialzemente, Hochleistungsfähige Beschleuniger

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///Material

///Kosten

///Vorteile

///Systeme

Individueller RoboterRoboter TrägerkranStrukturaufsitzender Roboter

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GebäudeDas System für großmaßstäbliche Projekte ist noch nicht ausgereift. Die Entwickler wol-len jedoch die Kosten manuell errichteter Architektur auf ¼ - 1/5 reduzieren.

RoboterDie Kosten richten sich nach dem Markt, werden aber ca. bei 500.000-700.000 $, für eine Maschine für ein durchschnittliches Haus mit 200m2, angesetzt.

///Maximale Flexibilität für den architektonischen Entwurf. ///Ultimative Umweltfreundlichkeit da sehr wenig Bauabfall anfällt///Einfachheit der Baulogistik und -leitung.///Keine Baustellenunfälle und Verletzte///Dramatische Auswirkungen auf Baukosten und -zeit (ein Haus von 200 m2 Fläche auf zwei Ebenen kann innerhalb eines Tages gebaut werden).///Anpassungsfähiger Einsatz von vor Ort vorhandenen Materialien.///Hohe Genauigkeit

///Linklistehttp://www.youtube.com/v/-yv-IWdSdns&hl=en_US&fs=1&rel=0#TB_inline?height=535&width=680&inlineId=video-playerhttp://www.youtube.com/watch?v=JOlRI_Hm1Pohttp://craft.usc.edu/CC/Welcome_files/resources/media/Spiegel-German-Eng-lish-Farsi.pdfhttp://www.isi.edu/~ddavis/DanzFiles/K-T_Yao/IJISE_Khosh_Yao.pdfhttp://exhibitions.cooperhewitt.org/Why-Design-Now/project/contour-craf-tinghttp://craft.usc.edu/CC/Welcome_files/resources/media/Bahaus.pdfhttp://hackedgadgets.com/2006/09/09/contour-crafting/http://www.contourcrafting.org/

///MitentwicklerEquipmentSiemensJohn DeereCaterpillarParker HannifinShimizu (Mitsubishi)Pioneer Concrete NASA

ArchitektenGL FormsGehry TechnologiesCalEarth R&Sie Architects (France)Bahaus (Germany)Pei Cobb FreedMoreMas

ConstructionHabitat for HumanityEiatech LimitedMetro Construction Inc.M.A. Mortenson Co.Krump Construction, Inc.MOST Construction Co.PORR Aktiengesellschaft

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///D-Shape - Anwendungsbeispiel

Schrittweise trägt der Drucker fünf bis zehn Millimeter dicke Schichten aus Sand, Mine-ralstaub oder Kies auf und verfestigt sie mit einem anorganischen Bindemittel. Für eine Schicht von 30 Quadratmetern benötigt das Gerät etwa zwei Minuten. Nach einer Aus-härtungszeit von einem Tag hat das Material eine Festigkeit vergleichbar mit Sandstein.

///Forschung

///Maßstabssprung zu benützbaren Strukturen///Low Cost Gebäude///Strukturen für Ersthilfe bei Naturkatastrophen///Bewohnbare Strukturen auf anderen Planeten – Zusammenarbeit mit NASA Contour Crafting könnte bei der nächsten Mondlandung – ca. 2020 – bereits zum Pro beeinsatz kommen. Die Contour Crafting-Technologie hat das Potenzial, sichere, zuver lässige und erschwingliche Mond-und Mars-Strukturen, Lebensräume, Labors und an dere Einrichtungen vor der Ankunft der Menschen zu bauen. Das System könnte sich vorhandene Ressourcen nutzen und z.b. Mond-Regolith als Baumaterial verwenden.