Fotobeton, Lichtbeton und 3D-Betondruck: Oberflächen mit vielfältigem Gestaltungs-Potenzial

Aus der Tiefe des Materials

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Fotobeton, Lichtbeton oder 3D-Betondruck erweitern das Gestaltungspotenzial von Betonfassaden. Die innovativen Techniken verleihen Betonoberflächen optisch oder sogar tatsächlich Plastizität und Tiefe, sodass Gebäudehüllen eine bisher nicht gekannte Räumlichkeit erreichen können.

Anforderung:

Individuelle Betonfassaden mit räumlich-plastischer Wirkung ohne Farbe und Anstrich

Lösung:

Fotobeton, Lichtbeton oder 3D-Druck als originäre Betontechniken


Markus Hoeft

Auch wenn Beton ursprünglich vor allem als konstruktives Material, wenn man so will als Ingenieur-Baustoff, entstanden ist, haben seine Oberflächen ein umfangreiches architektonisches Potenzial. Als Gestaltungsmittel stehen aus der Steinmetztechnik übernommene Verfahren wie Stocken oder Scharrieren zur Verfügung, die eine an Naturstein erinnernde Textur ausbilden. Wegen ihrer sehr traditionellen Erscheinung, aber vor allem wegen der erheblichen Kosten für die handwerkliche und hier im wahrsten Sinne des Wortes per Hand auszuführende Arbeit haben sich diese Oberflächen nicht durchgesetzt.

Deutlich wirtschaftlicher und dabei originär dem Beton und vor allem Betonfassaden zuzurechnen sind Verfahren wie Waschen, Strahlen oder Säuern. Waschbeton ist nach der exzessiven Anwendung in den 1970er-Jahren sicher etwas in Misskredit geraten, aber speziell Säuern ermöglicht nach wie vor sehr feine, dezent aufgeraute Oberflächen.

Noch mehr Vielfalt in die Ansichtsflächen bringen in die Schalung einzulegende Strukturmatrizen, Farbpigmente im Beton oder schließlich der naturbelassene Sichtbeton, der eine rohe und damit ungestaltet wirkende Oberfläche zeigt, tatsächlich aber ein erhebliches Maß an gedanklicher Durcharbeitung und baupraktischer Sorgfalt erfordert. Schon mit den bewährten Techniken ist der Gestaltungskanon bei Betonoberflächen also nicht klein, was aber kein Grund sein muss, ihn nicht trotzdem mit innovativen Verfahren zu erweitern. Dabei geht es um materialehrliche Techniken, die ihre architektonische Aussage ohne Anstriche oder Beschichtungen aus dem Baustoff heraus entwickeln und Spannung vor allem durch optische Plastizität oder tatsächliche Räumlichkeit erzeugen.

Fotobeton: Bildgebung ohne Farbe

Eine schon in den 1980er-Jahren entstandene, inzwischen aber weiterentwickelte Oberflächentechnik steckt im Fotobeton oder auch Logobeton. Sie erlaubt die Reproduktion von Fotovorlagen auf den Oberflächen von Betonfertigteilen. Die bildhaften Darstellungen können konkrete Gegenstände oder Menschen zeigen, aber auch abstrakte Muster, Ornamente oder eben Logos.

Zunächst wurde Papier als Trägermaterial der Bildinformation verwendet. Inzwischen kommt eine robuste und reißfeste Folie zum Einsatz, die im Siebdruckverfahren mit Abbindeverzögerer bedruckt wird. Die Folie wird anschließend in die Schalung eingelegt oder bei selbstklebenden Folien positionssicher eingeklebt. Beim Betonieren sorgt der Abbindeverzögerer dafür, dass der Beton an verschiedenen Stellen unterschiedlich schnell aushärtet. Nach dem Entschalen können darum mit einem Hochdruckreiniger Teilflächen ausgewaschen werden, während die schneller erhärteten glatt bleiben. Die rauen und glatten Teilflächen erzeugen Hell-Dunkel-Verläufe, die die ursprüngliche Bildinformation wiedergeben. Zum Fotobeton im weiteren Sinne werden auch andere Verfahren gezählt, bei denen das Foto zum Beispiel zunächst auf eine Schalungsmatrize übertragen wird, so dass der Hell-Dunkel-Charakter des Bildes anschließend als leichte Struktur auf der Betonoberfläche erscheint. Auch nachträgliche Bildgebung ist möglich, wenn eine Folie mit der Bildinformation auf die fertige Oberfläche geklebt wird und die freiliegenden Flächen anschließend gesäuert werden. Den Verfahren ist gemeinsam, dass keine Farbe verwendet und keine nennenswerte Struktur hergestellt wird, sondern das weitgehend ebene Bild allein aus der Materialität des Betons entsteht. Dementsprechend ist auch kein Auswaschen oder Ausbleichen von Farben zu befürchten, was für eine hohe Dauerhaftigkeit der bildlichen Darstellung sorgt.

Fotobeton eignet sich speziell für fensterarme und ansonsten wenig strukturierte Teilflächen von Gebäuden, weil gerade abstrakte oder ornamentale Bilder diesen Teilflächen eine wahrnehmbare, aber dezente Textur verleihen können. Der Serienfaktor auf großen ungestörten Fassaden mit sich wiederholendem Muster der Fertigteile reduziert zudem die Zusatzkosten für die Bilddarstellung. Konkrete Bilddarstellungen oder Logos werden jedoch auch als singuläre Motive in repräsentativen Fassadenbereichen oder an Eingängen eingesetzt.

Lichtbeton: Sichtbare Räumlichkeit

Fotobeton erweitert die Möglichkeiten optischer Darstellung von Beton deutlich und entwickelt dabei Ansätze von Plastizität und Räumlichkeit in der Ansicht, auch wenn es sich um eine zweidimensionale Oberflächentechnik handelt. Noch einen Schritt weiter geht transluzenter Beton, der auch Lichtbeton, Lichtfaserbeton oder lichtdurchlässiger Beton genannt wird. Neben der Oberfläche hat hier auch der Untergrund teil an der Gestaltung, wodurch die Hüllflächen von Gebäuden Tiefe erhalten und Fassaden in der dritten Dimension erlebbar werden.

Lichtbeton entsteht, wenn in Betonfertigteile oder Betonwerksteinelemente optische Fasern eingelegt werden, die Licht von der Rück- auf die Ansichtsseite leiten. Das Licht kommt quasi aus der Tiefe des Baustoffs, wie man es sonst nur von Glas und/oder transluzenten Materialien kennt. Als Lichtquelle können künstliche Beleuchtungen oder bei entsprechender Bauweise auch rückseitig vorhandenes natürliches Tageslicht dienen.

Die optische Erscheinung von Lichtbeton hängt vom verwendeten Licht, vor allem aber von der Menge und Lage der eingebetteten Lichtfasern sowie ihrem Durchmesser ab. Die Lichtleiter können nach dem Zufallsprinzip verteilt sein, werden jedoch für den gewünschten Effekt oft gezielt verlegt. Wenige Fasern mit eher hohem Durchmesser – bis zu einigen Millimetern – erzeugen ein punktuell leuchtendes Bild, das oft mit einem Sternenhimmel verglichen wird. Mit vielen Fasern und geringem Durchmesser entsteht eine flächige Wirkung, die bei einer Hinterleuchtung mit LED als Lichtfeld erscheint. Mit entsprechenden LED können sogar Farbverläufe oder Farbwechselspiele erzeugt werden. Gezielte Faseranordnungen ermöglichen dabei auch das Aufleuchten von bestimmten Konturen, Formen oder sogar Logos.

Bei freistehenden Bauteilen zeichnen sich Gegenstände und Bewegungen hinter dem transluzenten Beton als weiche Schatten ab. Bei hellem Tageslicht bzw. ohne Hinterleuchtung sehen die Oberflächen von Lichtbeton wie normaler Betonwerkstein aus und ähneln diesem auch in der Festigkeit und hinsichtlich der Verarbeitung.

3D-Betondruck: Räumlichkeit aus dem 3D-Drucker

Transluzenter Beton gewinnt eine optische Tiefe, die Bauteiloberflächen selbst bleiben jedoch eben und zweidimensional. Eine Perspektive zu tatsächlicher Räumlichkeit an Betonfassaden können jedoch amorphe Strukturen und Oberflächen aus dem 3D-Drucker eröffnen.

Drucker für großflächige Bauteile stehen inzwischen zur Verfügung, an Rezepturen für 3D-Betondruck bzw. druckbaren Beton wird intensiv geforscht. 3D-Druck wird meist von eher kleinen und digital-affinen Start-up-Unternehmen angeboten. Aufgeschlossenheit und Innovationsfreude wird man deshalb in vielen Fällen voraussetzen können, sollte aber bei der Auswahl des konkreten Partners auch auf ein gewisses Verständnis für Bauprozesse und für den Baustoff Beton achten. Denn naturgemäß ist das technische Verfahren noch jung und in der Entwicklung begriffen. Es gibt wenig Bewährtes und noch weniger normativ Geregeltes. Das macht den Charme der additiven Fertigung von Betonteilen mit dem 3D-Betondruck aus, erfordert aber auch beim Planer einen gewissen Pioniergeist sowie ein spezielles Verständnis für die Vorteile der Drucktechnik. Denn beim derzeitigen Entwicklungsstand ist es wirtschaftlich und technologisch weniger sinnvoll, simple rechteckige Bauteile zu drucken. Klassische Träger, Stützen oder auch Betonfassaden-Platten lassen sich als Fertigteil oder in Ortbeton meist einfacher und preiswerter in konventionellen Schalungen herstellen. Zudem ist die Integration des Bewehrungsstahls für tragende Bauteile im 3D-Betondruck bisher kaum zufriedenstellend zu lösen.

Anders sieht es jedoch aus, wenn man statt einer Stahlbewehrung Carbon- oder Glasfasern zur Erhöhung der Zugfestigkeit verwendet. Denn dann werden freie Formen möglich, die sich im traditionellen Schalungsbau gar nicht oder nur mit extrem hohem Aufwand herstellen lassen. Sofern ein ausgereiftes digitales Modell vorliegt, können dann runde, gewellte, gewölbte oder völlig amorphe Strukturen gedruckt werden, ohne dass auf die geometrischen Möglichkeiten einer Betonschalung Rücksicht genommen werden muss.

In diesen Anwendungen hat der 3D-Betondruck ein Alleinstellungsmerkmal gegenüber jedem geschalten Bauteil, was den (noch?) höheren Aufwand und die Kosten für die innovative Technik rechtfertigt. Das Ergebnis sind individuell gestaltete Fassadenelemente, die mit dynamischen Wölbungen und Rundungen die Räumlichkeit des Bauteils erlebbar werden lassen. Dreidimensionale Netz- und Gewölbestrukturen können sogar Ein- oder Durchblicke in den Fassadenaufbau ermöglichen.


Betonoberflächen: Es geht um materialehrliche Techniken, die ihre architektonische Aussage ohne Anstriche oder Beschichtungen aus dem Baustoff heraus entwickeln und Spannung vor allem durch optische oder tatsächliche Räumlichkeit erzeugen.

Die Fertigung von Betonteilen mit dem 3D-Drucker erfordert beim Planer einen gewissen Pioniergeist sowie ein spezielles Verständnis für die Vorteile der Drucktechnik.


Mehr zum Thema

  • Informationen zum 3D-Druck
    mit verschiedenen Materialien

www.hier.pro/Infos3D-Druck



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