Tiskanje betona je trenutno predmet številnih raziskovalnih projektov po vsem svetu. »Prvi poskus 3D-tiskanja z betonom je bil izveden v podjetju Contour Crafting v ZDA, kjer so razvili projekt za raziskovanje možnih gradbenih tehnik, na primer na luni. Na Zemlji je projekt pravzaprav dobro deloval. Obstajajo dobri predstavitveni projekti, ki dokazujejo, da tehnologija deluje. Težava pa je tiskalnik, ki bi moral biti večji od same komponente, razlaga Viktor Mechtcherine. Medtem se tehnologija hitro razvija.
Tudi industrija vidi velik potencial, predvsem kitajska podjetja, ki imajo celo nekaj izvedenih tiskanih betonskih zgradb. Čeprav so ti prvi prototipi po vsem svetu povzročili velik nemir, je uporaba tehnologije vsekakor primerna za množično proizvodnjo. Ekipa TU Dresden vidi velik potencial, zlasti na področju trdne betonske konstrukcije, da prihrani tako sredstva kot stroške. Kot primer so vzeli enodružinsko hišo. Po izračunih bi to lahko natisnili v 10 urah. Trije delavci bi potrebovali za enako delo šest dni, da bi to storili. Obstaja potencial prihranka stroškov v višini približno 30 %.
Prej običajni postopek gradnje pripravljenega betona zahteva veliko truda za potrebne opaže, časovno, finančno in kar zadeva porabo materiala surovin, lesa ali plastike. Vse vidike je mogoče odpraviti ali optimizirati s 3D-tiskanjem. Želijo si tudi, da v prihodnje gradijo brez opažev, saj je tak način učinkovitejši, hitrejši, cenejši in do uporabnikov prijaznejši. Toda v projektu je še veliko več možnosti, da se krog zapre. V prihodnosti na gradbišču ne bodo več načrti tiskani v 2D.
Naša prihodnost je videti drugače. Prav tako želimo, da se raznolikost obstoječih BIM in CAD podatkov dejansko uporabi v proizvodnji, tj. Z digitalnega načrtovanja želimo preiti na naslednji korak v digitalni proizvodnji. Te podatke in materialne podatke ter ustrezno strojno tehnologijo bi nato lahko uporabili za neposredno izdelavo zgradbe, nadaljuje Mechtcherine.
V okviru raziskovalnega projekta CONPrint3D je zato treba ustvariti temelje za uvedbo novega načina gradnje. Betonski 3D tisk, ne več v laboratorijskih pogojih, ampak po trenutnih gradbenih standardih in delu z razpoložljivo gradbeno opremo. Glede na to so trije inštituti združili moči z industrijskimi podjetji s področij gradbenih kemikalij, gradbenih strojev, proizvajalcev cementa in gradbenih podjetij. »Projekt je graditi na obstoječih gradbenih strojih. Mobilne betonske črpalke, ki že omogočajo natančno vodenje, bi lahko izboljšale svojo učinkovitost. Nadaljevati moramo z razvojem posebnih materialov in oblikovalskih procesov.«
To je povzročilo vprašanja, ki so bila obravnavana v študiji izvedljivosti projekta. Inštitut za gradbene materiale se ukvarja z oblikovanjem materialov in razvija primerne betonske sestave hitrega strjevanja svežega betona z optimalnimi lastnostmi za 3D tiskanje. Za te mešanice je značilno dobro črpanje, dolgo zadrževanje doslednosti, visoka tiksotropija, (da se material za kratek čas utekočini) in ima hitro strjevanje. Novi material mora biti z vsemi lastnostmi primerljiv z običajnimi betoni in ima še vedno vse vidike tiskanja, nova zasnova za betonsko konstrukcijo.
Raziskovalci s področja gradbene mehanizacije so odgovorni za razvoj primerne tiskalne glave in njeno avtomatizirano vodenje s pomočjo obsežne robotike. Za zdaj še ni tehnike, ki bi omogočala nanašanje betona v večjem obsegu. Laboratorijske preiskave je treba zdaj prenesti na lestvico trdne konstrukcije in v realni debelini sten. Inštitut za gradbeno upravljanje se ukvarja s pravnim in ekonomskim okvirom za uporabo te nove tehnologije in obdelavo podatkov o konstrukciji.
Trenutno izbrani postopek za poskusno postavitev je bil razvit na osnovi ekstrudiranja, kar pomeni, da je ena plast nameščena druga nad drugo. Zapletenih geometrij še ni mogoče natisniti, toda za znanstvenike je bilo sprva pomembno preveriti lastnosti materiala, kot so vez med posameznimi sloji, konstrukcijska, tlačna, natezna in upogibna trdnost nastalih komponent.
Zaključek
Material je absolutno primerljiv z betonsko litino v opažih. V nadaljnjih raziskovalnih projektih je poleg trenutno uporabljenega drobnozrnatega materiala treba tiskati tudi beton z grobo velikostjo zrn. Predviden je tudi gradbeni beton ali penasti beton. Ali pa integracija dodatnih funkcij, kot sta ojačitev ali izolacija. Tu še vedno obstaja veliko potenciala.
Raziskovalni projekt je že prejel nagrado bauma Innovation Award 2016.
Vir: Zeitschrift für Architektur + Bauteil
Baustoffe aus der Natur
I.K.
