Bauen mit Ton und Pilzen: Grazer Forschende erfinden kühlende Ziegel

Daher experimentiert ihre Forschungsgruppe mit nachhaltigen, ressourcenschonenden Materialien, die seit Tausenden von Jahren bewährt sind, benutzt aber moderne digitale Technologie, um deren Form und Oberflächenbeschaffenheit gezielt zu gestalten und ihnen die gewünschten Eigenschaften zu verleihen: zum Beispiel Belastbarkeit, Tragfähigkeit, Wiederverwertbarkeit, Schallabsorption und sogar natürliche Kühlungseffekte, die keine Energie vergeuden.

Mauer aus dem 3D-Drucker

Im Tiefparterre des Instituts steht ein mächtiges, vier Meter hohes Gestänge voller komplizierter Verstrebungen aus Metall. Inmitten des Konstrukts hängt die Düse des 3D-Druckers, bewegt sich vor und zurück, von einer Seite zur anderen, vollführt kreisende Bewegungen, schwingt träge in verschiedene Richtungen.

Aus der Düse quillt zähe Tonmasse. Schicht für Schicht trägt sie der Drucker auf eine Holzplatte am Boden auf, dirigiert von einem Laptop nebenan. Die Apparatur stellt dabei exakt jene Formen her, die zuvor digital mittels virtuellem Design entworfen wurden: Würfel, Quader, Hohlziegel, Module mit zusätzlichen Armierungen im Inneren, Flächen mit Rillen, muschelartigen Mustern, Vertiefungen oder Einbuchtungen – all die Objekte, die auf den Tischen aufgereiht sind, stammen aus dieser Maschine oder kleineren Ausführungen davon.

Das Rohmaterial dafür lagert in großen Trögen: weicher, gräulicher, formbarer Ton. Außerdem verfügen die Grazer Forschenden über einen Vorrat eines Rohstoffs, der nicht einmal extra abgebaut oder aus Steinbrüchen geliefert werden muss: Derzeit befinden sich am Institut fünf Tonnen Schlamm aus dem Neusiedler See, der ohnehin abgebaggert werden muss, um der Verlandung des Sees entgegenzuwirken. Hier wird der Abfall zu neuartigen Bauelementen verarbeitet.

„Der Schlamm hat ausreichend Viskosität und die geeignete Plastizität, um mit unseren Maschinen gedruckt werden zu können“, sagt Julian Jauk, Architekt und Spezialist für 3D-Druckverfahren. Zudem seien die Sedimente mit Biomasse vermengt, vor allem mit verrottetem Schilf. Auch dies sei für manche Anwendungen günstig, wenn es etwa darum gehe, eine hohe Porosität der Bauelemente zu erzielen.

Das Prinzip ist im Grunde simpel: Man leitet Wasser durch die Hohlräume im Inneren von Keramikelementen. „Die Klimatisierung basiert darauf, dass Keramik Wasser aufnimmt und durch Verdunstung wieder abgibt“, erklärt Jauk. Dabei trachte man danach, mittels 3D-Druck Formen zu erzeugen, die besonders gute Verdunstungseffekte erzeugen, beispielsweise durch hohe Porosität. „Ein feinporiges, kapillaraktives Material fördert den Kühleffekt, indem es Wasser speichert und kontinuierlich zur verdunstenden Oberfläche transportiert“, sagt Jauk.

Sieben Grad kühler

Erste Tests mit ihrer Wasserkühlung führten die Forschenden am eigenen Institut durch – und zwar im Dachgeschoß, wo sich die meiste Hitze staut. Sie installierten lediglich einige wenige wassergekühlte Keramikmodule, und die Temperatur sank um beachtliche sieben Grad.
Im Moment ist die Forschungsgruppe im Begriff, ein größeres Pilotprojekt zu realisieren: Am Platz vor der Technischen Universität will sie eine ganze Kühlwand errichten. Eine Pumpe soll in dem Fall dafür sorgen, dass Wasser in die Kühlwand eingeleitet wird. Anschließend sinkt es im Inneren der Module durch die Schwerkraft langsam ab, gibt dabei Verdunstungskälte ab und wird anschließend wieder emporgepumpt.