3D-gedruckte Keramikwand kühlt ihre Umgebung um knapp 7 °C
Eine Keramikwand aus dem 3D-Drucker kühlt Luft durch Verdunstung um fast 7 °C. Doch der Laborwert hat klare Grenzen.
Milena Stavric vom Institut für Architektur und Medien der TU Graz mit einem kühlenden Keramikwürfel.
Foto: Lunghammer - TU Graz
Eine Wand aus porösen Keramikwürfeln soll Räume und öffentliche Plätze mit wenig Strom kühlen. Forschende der Technischen Universität Graz setzen dafür auf Verdunstung, 3D-Druck und eine besonders große innere Oberfläche. Im Labor sank die Lufttemperatur um bis zu 6,95 °C. Noch handelt es sich jedoch um einen Versuchsaufbau – nicht um einen Ersatz für eine Klimaanlage.
Inhaltsverzeichnis
Wasser entzieht der Luft Wärme
Das Grundprinzip ist seit Jahrhunderten bekannt. Verdunstet Wasser, nimmt es Wärme aus seiner Umgebung auf. Dadurch sinkt die Temperatur der vorbeiströmenden Luft. Traditionelle Tonkrüge nutzen diesen Effekt ebenso wie Windtürme in trockenen Regionen.
„Das funktioniert schon seit Jahrhunderten bei Tonkrügen ebenso wie in traditionellen Windtürmen“, sagt Milena Stavric vom Institut für Architektur und Medien der TU Graz.
Neu ist vor allem die Form der Keramikelemente. Die Würfel messen rund 23 cm pro Seite und entstehen Schicht für Schicht im 3D-Drucker. Ihre verzweigten Hohlräume vergrößern die Fläche, die mit Wasser und Luft in Kontakt kommt. Je mehr Wasser auf dieser Fläche verdunsten kann, desto stärker fällt grundsätzlich die Kühlung aus.
Komplexe Geometrie vergrößert die Oberfläche
Die Forschenden verwenden sogenannte Triply Periodic Minimal Surfaces, kurz TPMS. Dabei handelt es sich um mathematisch erzeugte Flächen, die sich in alle drei Raumrichtungen wiederholen. Sie bilden ein zusammenhängendes Netz aus Öffnungen und Kanälen.
Für die Anwendung hat diese Geometrie mehrere Vorteile:
- Sie bietet eine große Oberfläche bei vergleichsweise geringem Materialbedarf.
- Luft kann durch die offenen Kanäle strömen.
- Die poröse Keramik saugt Wasser durch Kapillarkräfte auf.
- Das Wasser verteilt sich über weite Teile des Bauteils.
Die gedruckten Elemente werden bei niedriger Temperatur gebrannt. Dadurch bleibt der Ton vergleichsweise porös. Das Projektteam mischt dem Material außerdem Holzspäne bei. Sie verbrennen beim Brennen und hinterlassen größere Poren.
Für feinere Poren experimentiert das Team mit Pilzmyzel. Vor dem Brennen wächst das fadenförmige Geflecht durch die Tonmischung. Im Ofen verbrennt es und hinterlässt ein Netz aus feinen Hohlräumen. Die Kombination aus kleinen und großen Poren soll den Wassertransport innerhalb der Keramik verbessern.
Was hinter dem Wert von 6,95 °C steckt
Die öffentlich zugängliche Projektbeschreibung nennt eine maximale Abkühlung der Luft um 6,95 °C. Die Messung fand unter streng kontrollierten Laborbedingungen statt. Der Versuchsaufbau benötigte weniger als 9 W elektrische Leistung. Als Kühleffizienz gibt die TU Graz 66,5 % an.
Der Wert darf jedoch nicht mit einer Absenkung der Temperatur im gesamten Raum verwechselt werden. Die Pressemitteilung spricht von einer Messung „in unmittelbarer Umgebung“ eines mit Wasser versorgten Würfels. Kristijan Ristoski, der das System im Rahmen seiner Masterarbeit entwickelte, berichtet zugleich: „Im gesamten Raum war die Kühlwirkung deutlich spürbar.“ Eine quantifizierte Messung der mittleren Raumtemperatur nennt die TU Graz nicht.
Auch die Luftfeuchtigkeit steigt. Laut Projektbeschreibung nahm die relative Luftfeuchtigkeit im Versuch um 39,04 % zu. Ob damit Prozentpunkte oder eine relative Veränderung gemeint sind, wird nicht erläutert. Dieser Aspekt ist relevant, weil Verdunstungskühlung bei trockener Luft besser funktioniert als bei hoher Luftfeuchtigkeit.
Kein Ersatz für jede Klimaanlage
Die Keramikwand benötigt Wasser und eine Luftbewegung durch die feuchten Strukturen. Ihre Leistung hängt daher von mehreren Bedingungen ab:
- Temperatur und Luftfeuchtigkeit
- Geschwindigkeit der durchströmenden Luft
- Größe und Anzahl der Keramikelemente
- verfügbare Wassermenge
- Abstand zwischen Wand und Aufenthaltsbereich
Daten zum Wasserverbrauch, zur Kühlleistung einer vollständigen Wand, zu Herstellungskosten oder zum langfristigen Betrieb liegen bislang nicht öffentlich vor. Auch Fragen zu Verkalkung, Reinigung, Frostbeständigkeit und hygienischem Betrieb müssen vor einer breiten Anwendung geklärt werden. Das laufende Proof-of-Concept-Projekt ist bis September 2026 angesetzt.
2 m hohe Wand steht in Graz
Am Campus Neue Technik der TU Graz steht inzwischen eine freistehende Demonstrationswand mit einer Größe von 2 × 2 m. Eine weitere Installation zeigt das Museum der Wahrnehmung in Graz. Die Forschenden sehen mögliche Einsatzorte in Gebäuden, Schulen, Wartebereichen und auf öffentlichen Plätzen.
Ob daraus ein belastbares Kühlsystem für Gebäude wird, müssen weitere Messungen zeigen. Der bisherige Versuch belegt zunächst, dass die porösen Keramikelemente vorbeiströmende Luft deutlich abkühlen können. Wie stark sich damit ganze Räume oder Außenbereiche temperieren lassen, ist noch offen.
Quellen
- TU Graz / Informationsdienst Wissenschaft: „TU Graz entwickelt kühlende Keramikwand gegen urbane Hitze“ – Pressemitteilung vom 4. August 2026 mit Aufbau, Abmessungen und Angaben zum Dachgeschossversuch.
- TU Graz: Forschungsprojekt „TPMS Verdunstungskühler“ – Projektdaten zu Messwerten, Leistungsaufnahme, Materialherstellung und Laufzeit.
- Jauk et al.: „Coextrusion of Clay-Based Composites“ – begutachtete Fachpublikation zur gezielten Porosität 3D-gedruckter Keramik.
- U.S. Department of Energy: „Measure Guideline: Evaporative Condensers“ – technische Einordnung der Verdunstungskühlung und ihrer Abhängigkeit von der Luftfeuchtigkeit.
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