Betonbruch wird meist zerkleinert und als Recyclingbaustoff aufbereitet. Forschende der TU Darmstadt wollen größere Stücke erhalten, passend zuschneiden und zu einer tragenden Decke zusammenfügen. Dabei soll die Geometrie die einzelnen Elemente zusammenhalten.
Alte Betonbrocken sollen erneut Lasten tragen. Im Forschungsprojekt „Debris Interlock“ untersucht die TU Darmstadt, wie aus unregelmäßigen Abbruchstücken die Elemente einer neuen Geschossdecke werden können. Das Team um Sandro Siefert und Prof. Oliver Tessmann setzt dafür auf dreidimensionale Erfassung, digital geplanten Zuschnitt und eine besondere Anordnung der Bauteile: Die bearbeiteten Stücke sollen sich gegenseitig gegen Verschieben und Herauslösen sichern.
Die Sto-Stiftung stellte das Vorhaben am 14. Oktober 2026 als eines von fünf Förderprojekten ihres Programms „Explore! Bauen weiterdenken“ vor. Vorgesehen ist ein Prototyp im Maßstab 1:1, an dem die Forschenden den Weg vom erfassten Bruchstück bis zur zusammengefügten Konstruktion erproben wollen.
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Größere Stücke erhalten statt Beton zerkleinern
Beton aus abgebrochenen Gebäuden lässt sich bereits heute wieder nutzen. Dafür wird er unter anderem zu Recycling-Gesteinskörnung aufbereitet. Diese kann Kies und gebrochenen Naturstein in einer neuen Betonmischung teilweise ersetzen. Auch im Straßen- und Erdbau werden aufbereitete mineralische Bauabfälle eingesetzt.
Debris Interlock verfolgt einen anderen Weg: Größere Betonstücke sollen erhalten bleiben und nach gezielter Bearbeitung selbst zu Elementen eines neuen Tragwerks werden. Dafür müssen ihre unterschiedlichen Formen erfasst und geeignete Schnittflächen geplant werden.
Digitale Verfahren spielen auch bei anderen Ansätzen zur Baustoffverwertung eine Rolle. So wird beispielsweise an der KI-gestützten Sortierung und Qualitätskontrolle von Bauschutt gearbeitet. In Darmstadt geht es dagegen darum, aus einzelnen Fragmenten eine neue Konstruktion zu planen.
Was die Konstruktion mit einem Steinbogen gemeinsam hat
Ein gemauerter Bogen trägt Lasten, obwohl er aus einzelnen Steinen besteht. Seine keilförmigen Steine drücken gegeneinander und leiten die Kräfte bis zu den seitlichen Widerlagern weiter. Diese nehmen auch den nach außen gerichteten Schub auf. Geben sie zu weit nach, kann der Bogen seine Stabilität verlieren.
Auch bei der topologischen Verzahnung sorgen Form, Anordnung und seitliche Abstützung dafür, dass einzelne Bauteile zusammenhalten. Die Elemente können dabei jedoch einen ebenen Verband bilden. Ihre Kontaktflächen sind so geformt, dass sich benachbarte Stücke gegenseitig gegen Bewegungen sichern: Ein einzelner Block lässt sich nicht einfach nach unten oder oben aus dem Verband schieben.
Dafür braucht es keine ineinanderhakenden Zähne. Die Blockierung kann durch passend geneigte Kontaktflächen entstehen. Eine Randeinfassung hält die äußeren Elemente fest und verhindert, dass der Verband auseinanderweicht.
| Steinbogen | Topologisch verzahnter Verband |
| Keilförmige Steine bilden einen gekrümmten Bogen. | Räumlich geformte Elemente können auch eine ebene Fläche bilden. |
| Die Lasten werden überwiegend über Druckkräfte zu den Widerlagern geleitet. | Die Kräfte werden über die Kontaktflächen zwischen den Elementen übertragen. |
| Die Widerlager nehmen den seitlichen Bogenschub auf. | Eine Randeinfassung sichert den Verband und nimmt die dort ankommenden Kräfte auf. |
Der Vergleich mit dem Steinbogen hilft damit, die Bedeutung der Geometrie und der seitlichen Sicherung zu verstehen. Für eine ebene Decke reicht es allerdings nicht, Bogensteine waagerecht nebeneinanderzulegen. Die Elemente müssen räumlich so aufeinander abgestimmt sein, dass sie sich gegenseitig blockieren. Wie sie angeordnet sind, beeinflusst auch, wie die Konstruktion Lasten verteilt und wie stark sie sich durchbiegt.
Dass dieses Prinzip mit Betonblöcken umgesetzt werden kann, zeigt etwa ein Forschungsdemonstrator der RWTH Aachen und der TU Dresden. Dort wurden eigens gefertigte, 3D-gedruckte Blöcke in einem umlaufenden Rahmen zusammengefügt und mechanisch untersucht. Debris Interlock soll das Prinzip nun für bearbeiteten Betonbruch nutzbar machen.
Der Bauplan passt sich dem Material an
Wer mit Abbruchstücken plant, hat keine Sammlung identischer Bausteine vor sich. Jedes Fragment bringt andere Abmessungen und Konturen mit. Eine weitere Arbeit aus der Darmstädter Forschungsgruppe untersucht deshalb, wie sich der Entwurf an diesen Bestand anpassen lässt.
Die TU stellte den Ansatz im September 2026 unter dem Titel „Material-Informed Discretization“ vor. Vereinfacht gesagt unterteilt die Software eine geplante Fläche in einzelne Bereiche und gleicht diese wiederholt mit den verfügbaren Bruchstücken ab. Die Aufteilung wird dabei an deren Größen und Formen angepasst.
Das soll die Abhängigkeit von großen Materialvorräten verringern, in denen sonst nach passenden Stücken gesucht werden müsste. Der Entwurf berücksichtigt somit schon früh, welches Material tatsächlich zur Verfügung steht.
Auch die Erfassung der Bruchstücke wird automatisiert. Im Forschungsbeitrag „Rubble Trouble“ beschreiben Siefert und Max Benjamin Eschenbach ein robotisches System, das Abbruchmaterial in seinem vorgefundenen Zustand aufnimmt. Aus Fotografien rekonstruiert es die dreidimensionale Form und stellt jedes Stück als digitales Bauteil für die weitere Planung bereit. Laut TU Darmstadt wurde das Verfahren bereits in einem Workshop und einem einsemestrigen Entwurfsstudio eingesetzt.
Ein Steinmetzmeister arbeitet mit digitaler Fertigung
Siefert kennt die Bearbeitung unregelmäßiger Materialien auch aus dem Handwerk. Neben seinem Architektur-Master aus Kopenhagen besitzt er einen Meisterbrief im Steinmetzhandwerk. An der TU Darmstadt beschäftigt er sich heute mit der Verbindung traditioneller Bearbeitungsmethoden und digitaler Fertigung.
In seinem Abschlussprojekt „Beyond Debris“ von 2024 erfasste und katalogisierte er bereits Abbruchmaterial digital. Mehrere Prototypen erprobten anschließend die Bearbeitung und den Zusammenbau. Dabei kamen teilweise wiederverwendete Bewehrung, Klebstoff oder Zementmörtel zum Einsatz. Diese Versuche liefern Erfahrungen mit den Bruchstücken, erprobten aber noch keine Geschossdecke nach dem jetzt untersuchten Verzahnungsprinzip.
Was der geplante Prototyp zeigen soll
Debris Interlock befindet sich in einer frühen Entwicklungsphase. „Wir unterstützen Ideen in einer frühen Phase, um ihr Potenzial auszuloten“, erklärt Prof. Ralf Pasel, Stiftungsrat Architektur, in der Fördermitteilung der Sto-Stiftung vom 14. Oktober.
Der angekündigte Prototyp soll zunächst den digitalen und physischen Fertigungsprozess unter Praxisbedingungen nachweisen. Ein veröffentlichter Belastungsnachweis für eine solche Geschossdecke ist damit noch nicht verbunden.
Wie aussagekräftig der nächste Entwicklungsschritt sein kann, zeigt ein anderes Forschungsprojekt: Eine Holz-Beton-Decke der Universität Stuttgart wurde bereits mit 20 t Zusatzlast getestet. Bei Debris Interlock steht zunächst die Frage im Mittelpunkt, wie sich aus unterschiedlich geformten Betonbrocken präzise passende Elemente für ein neues Tragwerk herstellen lassen.
Quellen
- Sto-Stiftung: Debris Interlock und weitere Förderprojekte, 14. Oktober 2026 – Projektziel, geplanter Prototyp und Originalzitat.
- TU Darmstadt: Material-Informed Discretization, 4. September 2026 – Anpassung des Entwurfs an vorhandene Bruchstücke.
- TU Darmstadt: Rubble Trouble, 4. September 2026 – robotische Erfassung und digitale Rekonstruktion von Abbruchmaterial.
- Royal Danish Academy: Beyond Debris, 2024 – Vorarbeiten und dokumentierte Prototypen.
- TU Darmstadt: Sandro Siefert – beruflicher und wissenschaftlicher Hintergrund.
- Goertzen et al.: Mechanical Comparison of Arrangement Strategies for Topological Interlocking Assemblies – Verzahnungsprinzip, Randeinfassung und numerische Untersuchungen des Tragverhaltens.
- Umweltbundesamt: Recycling-Gesteinskörnungen aus Bau- und Abbruchabfällen – Einordnung des herkömmlichen Betonrecyclings.
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