Luftverteilsystem: Nachhaltiger mit Kunststoffabfällen und 3D-Druck

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Ein mit Robotern im 3D-Druck gefertigtes Luftverteilsystem verspricht, den CO2-Fußabdruck der Bauindustrie zu reduzieren.

• Als einer der größten Umweltverschmutzer der Welt ist der Bausektor für fast 40 Prozent der jährlichen globalen Treibhausgasemissionen verantwortlich.

• Das weltweit erste mit Robotern im 3D-Druck gefertigte Luftverteilsystem verspricht, den CO2-Fußabdruck der Bauindustrie zu reduzieren.

• Das Architekturbüro BVN und die UTS School of Architecture (University of Technology Sydney) haben sich zusammengetan, um das Problem anzugehen.

• Das Ergebnis: der Entwurf des ersten 3D-gedruckten Luftverteilsystems, genannt "Systems Reef 2" (SR2).

Das Luftverteilsystem "Systems Reef 2" (SR2) bietet eine 90-prozentige Reduktion des gebundenen Kohlenstoffs im Vergleich zu bestehenden Systemen. Da es aus recycelten Kunststoffabfällen besteht, lässt es sich am Ende seiner Lebensdauer vollständig wiederverwerten, was den Prinzipien der Kreislaufwirtschaft entspricht.

Luftverteilsystem passt in bestehende Klimaanlagen

SR2 ist so konzipiert, dass es in bestehende Klimaanlagen passt und die traditionellen Stahlrohre ersetzt, deren Design sich in den letzten 50 Jahren kaum verändert hat. Ninotschka Titchkosky, Co-CEO von BVN Architecture, sagt, dass in der Architektur oft die Umweltauswirkungen der Materialien und der Struktur von Gebäuden im Vordergrund stehen.

"Wir bei BVN sind uns jedoch auch bewusst, dass die elektrischen, sanitären und mechanischen Systeme innerhalb eines Gebäudes bis zu 33 Prozent der gesamten Kohlenstoffkosten eines typischen Bürogebäudes beitragen", sagt sie. "Das bedeutet, dass wir, wenn wir es mit der Reduzierung der Kohlenstoffauswirkungen des Gebäudedesigns ernst meinen, auch die Art und Weise der Luftzufuhr in Gebäuden überdenken müssen. Bei diesem neuen System - SR2 - geht es genau darum. Es ist der 3D-Druck von Luft".

98 Prozent aller Gebäude seien bereits vorhanden, so Titchkosky weiter. Wolle man also den Klimawandel bekämpfen, müsse man bestehende Gebäude anpassen und neu erfinden, um sicherzustellen, dass sie relevant bleiben. Das 3D-gedruckte Luftverteilsystem wurde im UTS Advanced Fabrication Lab hergestellt.

Transformative Technologien

Die Erfindung macht sich die Eigenschaften einer fortschrittlichen Fertigung zunutze. Robotisch 3D-gedruckt und computergestützt entworfen, ist das System anpassungsfähig und individuell gestaltbar. "Wir stehen als Gesellschaft vor großen Herausforderungen und können es uns nicht leisten, weiter so zu bauen wie bisher", sagt Associate Professor Tim Schork von der School of Architecture an der UTS. "Was wir brauchen, ist ein grundlegendes Umdenken und eine radikale Transformation unserer derzeitigen Praktiken. Wir müssen neue Ansätze für Design, Materialien und Konstruktion entwickeln", sagte er. Die Gesellschaft stehe vor großen Herausforderungen und könne es sich nicht leisten, so weiterzubauen wie bisher

Luftverteilsystem sorgt für mehr Komfort und arbeitet effizient

Um die Komponenten herzustellen, programmierte das Team einen Industrieroboter. Dieser placiert Tausende von winzigen, maßgeschneiderten Poren strategisch in länglichen Röhren. Ineinander gesteckt, ergeben sie ein vernetztes System.

"Anstatt die Luft in routinemäßigen Abständen über einen Grundriss zu leiten, verteilt dieses Design die Luft gleichmäßig: Das bedeutet, dass es eine gleichmäßigere Lufttemperatur und einen gleichmäßigeren Luftstrom gibt und niemand unter dem kalten Luftzug eines Hochleistungslüfters sitzen muss", so Associate Professor Schork.

Aber bei dem Design geht es nicht nur um Komfort. Die markanten organischen Kurven basieren auf detaillierten Computermodellen, die zeigen, dass das gebogene Design den Energieverlust deutlich reduziert und den Luftstrom fördert. Luft bewege sich nicht in rechten Winkeln, daher sei es nicht logisch, ein Luftverteilungssystem mit eckigen Ecken zu entwerfen, so Associate Professor Schork.

Zusammenarbeit als Schlüssel zum Erfolg

SR2 ist ein vorbildliches Beispiel für eine erfolgreiche Zusammenarbeit zwischen Industrie und universitärer Forschung, bei der beide Seiten einzigartige Erkenntnisse, Wissen und Expertise einbringen. "Das Projekt hat nicht nur die Grenzen dessen verschoben, was in der Architektur mit Hilfe von Berechnungen, Robotik, 3D-Druck in großem Maßstab und Materialien mit niedrigem Energieverbrauch möglich ist, es hat auch eine völlig neue Forschungsrichtung eröffnet, indem es neue Wege für das Design und die Herstellung neuer Gebäudetechnik aufzeigt", sagte Associate Professor Schork. "Nur durch die enge Zusammenarbeit waren wir in der Lage, dieses einzigartige System zu entwerfen und zu fertigen."

Schork und Titchkosky sehen die Dringlichkeit, bestehende Baupraktiken zu verändern. Mit fortschrittlichen Technologien und digitalen Designwerkzeugen und Fertigungssystemen lässt sich eine dekarbonisierte Baukultur erschaffen.

"Wir haben eines der höchsten Abfallniveaus unter den OECD-Ländern, und als Architekten ist es wirklich wichtig, dass wir einen positiven Beitrag leisten und beginnen, die Branche zu beeinflussen, damit sie sich ändert", resümiert Titchkosky.

Bild oben: Das 3D-gedruckte Luftverteilsystem entstand im UTS Advanced Fabrication Lab. Bildquelle: UTS School of Architecture

Video: https://youtu.be/T7ANVGc_czM

Offizielle Präsentation am 24. Juni: https://thefifthestate.com.au/printed-city-event/#h-research-talk-tickets

Weitere Informationen: https://systemsreef2.com/

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