Baustoff aus Sand und Sonnenlicht: Gründungsprojekt AddiSol entwickelt nachhaltiges Baumaterial unter dem Dach des IPH

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Baumaterial aus Wüstensand herstellen und dafür die Energie der Sonne
direkt nutzen: An dieser Idee arbeiten Florian Fiedler und Tim Drewke mit
ihrem Gründungsprojekt AddiSol. Vor Kurzem haben sie einen Büroraum samt
Labor im IPH – Institut für Integrierte Produktion Hannover gGmbH bezogen
und arbeiten mit Unterstützung des IPH daran, ihre Idee weiterzuentwickeln
und den Weg zur Startup-Gründung vorzubereiten.

Die Idee hinter AddiSol verbindet zwei Ressourcen, die in vielen Regionen
der Erde im Überfluss vorhanden sind: Wüstensand und Sonnenlicht. Mithilfe
konzentrierter Sonnenenergie soll der Sand so stark erhitzt werden, dass
er schmilzt und anschließend zu einem festen, steinartigen Material
erstarrt.

Das Besondere: Das Sonnenlicht wird direkt genutzt, ohne den Umweg über
Photovoltaik. Statt Sonnenlicht zunächst in Strom umzuwandeln und damit
einen verlustreichen und energieintensiven Herstellungsprozess zu
betreiben, wird das Sonnenlicht mit einer Fresnel-Linse gebündelt und über
eine Spiegeloptik gezielt auf den Sand gerichtet.

Das Verfahren orientiert sich am Prinzip der Additiven Fertigung: Ähnlich
wie beim Lasersintern im 3D-Druck wird der Sand schichtweise
aufgeschmolzen. Dadurch lassen sich auch komplexe Geometrien erzeugen, die
mit klassischen Fertigungsverfahren nicht realisierbar wären. „Wir könnten
beispielsweise einen ganzen Torbogen an einem Stück drucken, wenn wir den
3D-Drucker entsprechend groß bauen“, beschreibt Fiedler die Möglichkeiten
des Verfahrens. Auch wärmedämmende Hohlräume im Inneren der Bauteile sind
fertigungstechnisch machbar.

Nachhaltigere Alternative zu konventionellen Baustoffen gesucht

Die Idee zu AddiSol entstand aus Fiedlers beruflicher Beschäftigung mit
Energieeffizienz und Klimaschutz. Der Ingenieur für Luft- und
Raumfahrttechnik hat drei Jahre lang an einem Fraunhofer-Institut
gearbeitet und sich anschließend zum Energieberater und -auditor
fortgebildet. In dieser Rolle unterstützte er Unternehmen dabei, ihre
Energieeffizienz zu verbessern. Später war Fiedler im kommunalen
Klimaschutz für die Stadt Barsinghausen und die Region Hannover tätig.
Dabei beschäftigte ihn zunehmend die Frage, wie sich die Bausubstanz
nachhaltiger gestalten lässt.

Viele klassische mineralische Baustoffe wie Porenbeton, Kalksandstein oder
Tonziegel werden mit äußerst energieintensiven Verfahren hergestellt.
Materialien wie Holz oder Lehm sind nachhaltiger, aber nicht für jede
Anwendung geeignet und nur begrenzt verfügbar. Fiedler suchte nach einer
Alternative – und entwickelte die Idee, einen mineralischen Baustoff aus
Wüstensand und direkter Sonnenenergie herzustellen.

Tim Drewke kannte Fiedler bereits seit der gemeinsamen Zeit am Fraunhofer-
Institut. „Das Thema Nachhaltigkeit ist für mich sehr wichtig – auch
privat“, sagt Drewke. Deshalb entschied er sich, mit Fiedler gemeinsam am
Projekt AddiSol zu arbeiten. Heute ergänzen sich die Kompetenzen der
beiden Gründer optimal: Der Ingenieur und Energieberater Fiedler
verantwortet die technische Entwicklung des solaren Fertigungsverfahrens,
die energetische Bewertung und die Skalierbarkeit, während der
Wirtschaftsinformatiker Drewke für die wirtschaftliche Ausrichtung, die
Datenanalyse und die digitale Umsetzung des Fertigungsprozesses
verantwortlich ist.

Vom ersten Prototyp zum solaren 3D-Druck

Ein erster Prototyp des Sand-3D-Druckers steht bereits in Fiedlers und
Drewkes Büro im IPH. Noch arbeitet er mit einem Laser statt mit
Sonnenlicht. Der Prototyp zeigt, dass sich Sand mit dem gewählten
Verfahren schichtweise schmelzen lässt. Auch erste additiv gefertigte
Probekörper existieren bereits. Der erzeugte Baustoff wurde im Rahmen
eines Druckfestigkeitsversuchs von der Materialprüfanstalt Hannover
untersucht. Diese bescheinigte ihm eine sehr hohe Festigkeit, die deutlich
im Bereich von hochfesten Wandbaustoffen liegt.

Der nächste Schritt ist technisch deutlich anspruchsvoller: Künftig soll
der Sand nicht mit einem energieintensiven Laser geschmolzen werden,
sondern direkt mit gebündeltem Sonnenlicht. Dafür müssen unter anderem die
Optik, die Prozessführung und der 3D-Druckprozess weiterentwickelt und
aufeinander abgestimmt werden. „Da wartet noch viel Entwicklungsarbeit auf
uns“, sagt Fiedler.

Parallel zur technischen Entwicklung bereitet sich das Team auf eine
mögliche Unternehmensgründung vor. An Startup-Förderprogrammen der
VentureVilla und der Leibniz Universität Hannover nehmen die beiden
Gründer bereits teil. Darüber hinaus arbeiten sie derzeit an verschiedenen
Fördermittelanträgen und bewerben sich unter anderem für den exist-
Forschungstransfer.

Vom Startup-Impuls-Wettbewerb ans IPH

Der Kontakt zwischen AddiSol und dem IPH entstand über den hannoverschen
Gründungswettbewerb Startup-Impuls. Dort erreichte das Projekt den zweiten
Platz. IPH-Geschäftsführer Dr.-Ing. Malte Stonis war Mitglied der Vorjury,
wurde auf die Idee aufmerksam und bot den Gründern eine Zusammenarbeit an.

Seit Mitte August arbeitet das AddiSol-Team nun direkt am IPH, zu dessen
Profil es fachlich sehr gut passt: Das IPH beschäftigt sich unter anderem
mit innovativen Fertigungsverfahren, additiver Fertigung und nachhaltiger
Produktion. So können die Gründer nicht nur Räume nutzen, sondern auch auf
fachliche Kompetenzen und Forschungsinfrastruktur zurückgreifen. „Das IPH
ist ein sehr fruchtbares Umfeld für uns, auch wegen der Kompetenzen vor
Ort“, sagt Fiedler.

Mit der Unterstützung des IPH soll Schritt für Schritt ein
Fertigungsverfahren entstehen, das tatsächlich konzentriertes Sonnenlicht
nutzt, um Wüstensand in nachhaltige mineralische Baustoffe zu verwandeln.
Langfristig soll das Verfahren dort eingesetzt werden, wo sowohl Sand als
auch intensive Sonneneinstrahlung verfügbar sind. Denkbar wären
beispielsweise Standorte in sonnenreichen Regionen Europas wie Spanien.
Dass die Idee auch in der Bauwirtschaft auf Interesse stößt, zeigt ein
erster „Letter of Intent“: Das hannoversche Bauunternehmen Gundlach Bau
und Immobilien GmbH & Co. KG hat bereits Interesse an dem nachhaltigen
Material bekundet und dem Startup strategische und fachliche Unterstützung
angeboten.

Weitere Informationen zum Projekt AddiSol sind unter https://www.projekt-
addisol.de/ zu finden.