Eine chinesische Literaturstudie zur CO₂-Bilanz der 3D-Drucktechnologie für Beton wurde kürzlich abgeschlossen und analysiert systematisch das Potenzial und die Herausforderungen dieser Technologie für die grüne und kohlenstoffarme Transformation der Bauindustrie. Die Studie weist darauf hin, dass die prozessbedingten CO₂-Emissionen der Bauindustrie etwa 50,6 % der Gesamtemissionen Chinas ausmachen. Herkömmliche Bauweisen weisen Probleme wie einen geringen Industrialisierungsgrad, hohen Arbeitskräftebedarf, hohen Schalungsverbrauch und Ressourcenverschwendung auf.

Die Studie verwendete die Methode der Literaturrecherche, um die CO₂-Effizienz des 3D-Drucks mit Beton aus drei Dimensionen zu analysieren: Prozess, Strukturdesign und Materialien. Auf Prozessebene reduzieren die Automatisierung, der geringe Arbeitskräftebedarf und der Schalungsverzicht des 3D-Drucks den Arbeitskräftebedarf und den Schalungsverbrauch in der Bauphase erheblich. Fallstudien zeigen, dass die arbeitsbedingten CO₂-Emissionen um etwa 64 % sinken können. Die CO₂-Emissionen aus der Schalung können bei Fassadenarbeiten für unkonventionelle Gebäude mehr als 44 % der Gesamtemissionen ausmachen, die durch 3D-Druck vollständig vermieden werden können.

Auf der Ebene des Strukturdesigns ermöglicht die hohe Designfreiheit des 3D-Drucks eine einfache Umsetzung der Topologieoptimierung, wodurch der Materialverbrauch um 20 % bis 70 % reduziert werden kann. Multifunktionale, integrierte Strukturen können die Wärmedämmeigenschaften um 56 % verbessern und die Kühllast um 9 % bis 11 % senken. Die Wiederverwendungsrate von Bauteilen bei demontierbaren und wiederverwendbaren Strukturen kann 90 % erreichen.

Auf Materialebene erfordert der 3D-Druck mit Beton aufgrund der Prozessanforderungen einen höheren Zementanteil. Die in der Studie zusammengefassten kohlenstoffarmen Wege umfassen den Einsatz von festen Abfällen als ergänzendes Bindemittel oder Zuschlagstoff, die Entwicklung von leichtem Schaumbeton und die Verwendung von Geopolymeren anstelle von Zement, wobei letzteres die CO₂-Emissionen um 60 % bis 90 % reduzieren kann.

Die Studie sieht für die Zukunft die Notwendigkeit, multifunktionale modulare Designs zu entwickeln, die Tragfähigkeit von 3D-gedruckten Bauteilen zu erhöhen und verschiedene feste Abfälle gemeinsam zu nutzen, um einen kohlenstoffarmen Prozess über den gesamten Lebenszyklus von Design – Material – Bau – Betrieb zu erreichen.