3D-Drucker könnte Wüstensand in einen Baustoff verwandeln

Der erste Prototyp entsteht noch mit einem Laser, künftig soll konzentriertes Sonnenlicht den Sand zum Baustoff formen.

Foto: Florian Fiedler

Sand als Ausgangsstoff, Sonnenlicht als Energiequelle und ein 3D-Drucker als Produktionsanlage. Das Gründungsprojekt AddiSol arbeitet an einem Verfahren, mit dem sich aus Wüstensand feste mineralische Bauteile herstellen lassen sollen.

Einen ersten Prototyp haben die Gründer Florian Fiedler und Tim Drewke bereits aufgebaut. Bislang arbeitet er mit einem Laser. Der nächste Entwicklungsschritt ist die direkte Nutzung konzentrierter Sonnenenergie.

Sand wird Schicht für Schicht aufgeschmolzen

Das Verfahren orientiert sich am Prinzip der additiven Fertigung. Ein Laser schmilzt den Sand lokal auf, anschließend erstarrt das Material wieder. Durch das schichtweise Auftragen und Verfestigen entstehen dreidimensionale Bauteile. Anders als klassische Mauersteine, die gepresst oder geformt werden, sind sie geometrisch nicht auf einfache Formen beschränkt.

Wüstensand ist für die klassische Betonherstellung allerdings nur eingeschränkt geeignet. Seine Körner sind sehr fein und durch den Wind rund und glatt geschliffen. Dadurch verzahnen sie sich schlechter als herkömmlicher Bau- oder Brechsand. Genau hier setzt AddiSol anders an. Der Sand wird nicht als Zuschlag in einem Bindemittel verwendet, sondern direkt aufgeschmolzen.

Auch andere Forscher testen Wüstensand

Anfang 2026 berichtete ingenieur.de, dass ein Forschungsteam der Norwegian University of Science and Technology (NTNU) und der Universität Tokio ebenfalls die Nutzung von Wüstensand als Baustoff untersucht. Die Forschenden entwickelten einen zementfreien Sandbeton, bei dem feiner Sand mit pflanzlichen Bestandteilen unter Hitze und Druck verpresst wird. In Laborversuchen erreichte das Material Biegefestigkeiten von mehr als 5 MPa und wurde zunächst für Pflastersteine und Wege untersucht. Der Ansatz unterscheidet sich grundlegend von AddiSol, zeigt aber einen weiteren Weg zur Nutzung von Wüstensand im Bauwesen.

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Bei AddiSol zeigt sich die geometrische Freiheit des Verfahrens bereits an verschiedenen Demonstratoren. Neben einem materialreduzierten Hohlkörper entstand unter anderem eine komplexe Vierfach-Helix. Sie besteht aus einer lasttragenden Doppelplattenstruktur, die durch vier helikal verlaufende Stege verbunden ist. Variable Wandstärken, Überhänge und komplexe Innenkonturen lassen sich laut AddiSol mit dem laserbasierten Verfahren umsetzen.

Nach Angaben der Entwickler sind damit auch deutlich größere Bauteile denkbar. „Wir könnten beispielsweise einen ganzen Torbogen an einem Stück drucken, wenn wir den 3D-Drucker entsprechend groß bauen“, sagt Florian Fiedler. Auch wärmedämmende Hohlräume im Inneren der Bauteile lassen sich fertigungstechnisch integrieren.

Aufgeschmolzener Sand erreicht bis zu 90 N/mm²

Interessant ist auch die Festigkeit des bislang hergestellten Materials. Die ersten Probekörper bestehen laut AddiSol ausschließlich aus aufgeschmolzenem Sand, also ohne Bindemittel oder weitere Zusatzstoffe. Bei Druckversuchen der Materialprüfanstalt Hannover erreichten die Proben je nach Ausführung 40 bis 90 N/mm².

AddiSol ordnet diese Werte im Bereich hochfester Wandbaustoffe ein. Es handelt sich jedoch um erste Laborergebnisse. Weitere Versuchsreihen sollen zeigen, wie reproduzierbar die Materialeigenschaften sind, und die Zusammensetzung soll für mögliche bauliche Anwendungen weiter optimiert werden.

Ziel des Projekts ist eine nachhaltigere Alternative zu energieintensiv hergestellten Baustoffen wie Porenbeton, Kalksandstein oder Tonziegel. Dabei könnte auch die Geometriefreiheit helfen. Hohlräume lassen sich gezielt in die Bauteile integrieren und können Material und Gewicht reduzieren. AddiSol hat dafür unter anderem einen mineralischen 3D-Stein mit integrierten Hohlkammern entwickelt.

Sonnenlicht soll den Laser ersetzen

Für den späteren Einsatz soll die Energie nicht mehr aus einem Laser kommen. AddiSol will Sonnenlicht direkt als Prozessenergie verwenden. Dafür soll eine Fresnel-Linse die Sonnenstrahlung bündeln, und eine Spiegeloptik richtet sie gezielt auf den Sand. Der Umweg über Photovoltaik und die Umwandlung in elektrische Energie soll damit entfallen.

Technisch ist dieser Schritt bislang nicht umgesetzt. Die Entwickler müssen unter anderem die Optik, die Prozessführung und den additiven Fertigungsprozess aufeinander abstimmen. „Da wartet noch viel Entwicklungsarbeit auf uns“, sagt Fiedler.

Der bestehende Laser-Prototyp dient damit vor allem als Nachweis, dass sich das grundlegende Fertigungsprinzip umsetzen lässt. Ziel ist nun, daraus einen reproduzierbaren und skalierbaren Prozess mit konzentriertem Sonnenlicht zu entwickeln.

Wüstensand soll den Weg in die Produktion schaffen

Langfristig soll aus dem Versuchsaufbau eine modular aufgebaute Produktionsanlage entstehen. Dafür müssen die Laborergebnisse zunächst auf einen größeren Demonstrator übertragen werden. Im Mittelpunkt stehen dabei Reproduzierbarkeit, Prozessgeschwindigkeit und die Überwachung der Fertigung. AddiSol arbeitet zudem daran, den Herstellungsprozess weiter zu automatisieren.

Ein solcher Ansatz könnte vor allem in Regionen interessant sein, in denen große Mengen Sand und intensive Sonneneinstrahlung verfügbar sind. Als mögliches Einsatzgebiet nennt das Projekt beispielsweise sonnenreiche Regionen Europas wie Spanien. Welche Bauteile sich dort wirtschaftlich und unter den Anforderungen des Bauwesens herstellen lassen, ist bislang offen.