Drukowane budynki – innowacja czy chwilowy trend?

Innowacyjność druku 3D znalazła szerokie zastosowanie w wielu dziedzinach. Jest wykorzystywany w przemyśle do tworzenia prototypów i produkcji niestandardowych komponentów. W medycynie znajduje zastosowanie w wytwarzaniu implantów, protez i modeli anatomicznych. Za pomocą drukarek można również tworzyć sztukę wizualną, jak i biżuterię. Co więcej, z druku 3D korzysta edukacja, inżynieria biomedyczna i wiele innych branż, co pokazuje, jak ważny jest to wynalazek. Czy teraz czas na budownictwo?

Drukowanie budynków – na czym to polega?

Druk przestrzenny to technologia produkcji polegająca na tworzeniu obiektów poprzez nanoszenie i utwardzanie materiału warstwa po warstwie w sposób kontrolowany i precyzyjny. Wydrukowany przedmiot jest tworzony na podstawie odwzorowania cyfrowego modelu. Cały proces wykonywany jest za pomocą drukarki trójwymiarowej. Różnią się one w zależności od efektu preferencji wizualnych i materiałowych.

W podobny sposób, lecz na większą skalę, wygląda to w przypadku budynków. Betonowa mieszanka o konsystencji gęstej pasty jest nakładana warstwa po warstwie na siebie, tworząc przegrody. Wytłaczanie jej wykonuje drukarka 3D, która jest urządzeniem stworzonym z dyszy prowadzonej przez ogromną suwnicę na stalowej konstrukcji. Jest to przełomowa technologia.

Jakie są korzyści z zastosowania druku 3D w budownictwie?

Wykorzystanie druku 3D na placu budowy przyspiesza produkcję. Maszyna wykonująca dom potrafi skrócić proces budowy do zaledwie kilku lub kilkunastu dni, a produkcję ścian, czy fundamentów do 24 godzin. Czas drukowania zależy od projektu, lecz jest on i tak nieporównywanie szybszy od budowy tradycyjnej.

Dzięki temu, że urządzenie wykonuje główne prace budowlane, można ograniczyć ilość pracowników na placu budowy. Potrzebne są jedynie osoby obsługujące sprzęt drukujący i wykonujące pozostałe czynności niezbędne do zakończenia budowy. Optymalizacja procesu zmniejsza ilość wypadków na budowach oraz ogranicza koszty. Cena wydrukowania domu jest niska, lecz sama technologia jego produkcji jest droga. Z czasem, gdy druk przestrzenny będzie nadal się rozwijał, koszty obsługi i sprzętu będą się zmniejszać.

Czy drukowanie budynków jest przyjazne środowisku?

Podczas drukowania obiektu budowlanego generowane jest mniej odpadów. Brak ścinków, deskowania czy dodatkowych obróbek betonu obniża czas pracy i energię. Niewykorzystany materiał można natychmiast przenieść na inny plac budowy. Budulec ścian do sprzętu drukującego może być wykonany z różnych materiałów. Używano już betonu z recyklingu, czy również naturalnego błota wymieszanego z odpadami po produkcji ryżu. Dodatkowo, urządzenie samo w sobie daję możliwość tworzenia niekonwencjonalnej formy bryły, bez nadmiernego wysiłku wykonawczego, a to ważny aspekt zarówno dla architektów, jak i wykonawców obiektu.

Największe na świecie osiedle z drukarki 3D w Stanach

Firma budowlana Lennar, duńska pracownia architektoniczna Bjarke Ingels Group oraz specjalista w druku 3D ICON tworzą wspólnie innowacyjny projekt. W Austin, Teksas, powstaje największe na świecie osiedle wykonane za pomocą sprzętu drukującego. Dzięki konstrukcjom robotycznym i materiałom budowlanym na bazie betonu powstanie
100 jednopiętrowych domów wraz z panelami fotowoltaicznymi na dachach, a budowa jednego z nich będzie trwała zaledwie tydzień. Metoda ta znacząco obniża koszty budowy, jak i jej czas. Przyczynia się do redukcji odpadów. Jednak krytycy zwracają uwagę na wyzwania związane z materiałami nieodnawialnymi i bezpieczeństwem konstrukcji, które są trudne do oszacowania przy budowie prowadzonej w niekonwencjonalny sposób. Projektem kieruje firma ICON, która od 2018 roku wykorzystuje druk 3D do budowy mieszkań  w Meksyku.

Nie tylko po drugiej stronie oceanu wykorzystuje się druk 3D w budownictwie. W Otrębusach pod Warszawą powstał pierwszy drukowany budynek w Polsce. Firma REbuild wydrukowała dom o powierzchni 7 m2 w 13 godzin za pomocą własnoręcznie wykonanej maszyny. Do wykonania konstrukcji zużyto 6 ton betonu. Inżynierowie twierdzą, że ich wynalazki mogą obniżyć koszty budowy o połowę w porównaniu z tradycyjnymi metodami. Przedsiębiorstwo pracuje nad automatyzacją układania zbrojeń i budowy szalunków, co ułatwi utrzymanie konstrukcji i nadawanie jej odpowiedniego kształtu. Umożliwi to wykonanie większych obiektów budowlanych.

Zastosowanie drukarki przestrzennej w kryzysowych sytuacjach

Druk 3D ma potencjał w różnych obszarach. Może pomóc w rozwiązywaniu problemów mieszkaniowych w krajach rozwijających się i przyspieszać odbudowę po katastrofach naturalnych. Jednym z przykładów jest projekt budowy domów drukowanych w Meksyku przeznaczony dla rodzin żyjących w skrajnym  niedostatku. Około polowa mieszkańców stanu Tabasco żyje poniżej progu ubóstwa, a średni miesięczny dochód rodziny to 77 dolarów. Tu z pomocą przychodzi druk przestrzenny. Zaprojektowane budynki mają powierzchnie 47 m2 (kuchnia, salon, dwa pokoje i łazienka), a koszt ich realizacji to około 4 tysiące dolarów. Drukarki stosowane w tej inwestycji pozwalają na tworzenie dwóch domów naraz, co znacznie przyspiesza realizacje. Od 2022 roku mieszkańcy Nacajuca mogą cieszyć się bezpiecznymi domami, które zapewniają komfort całej rodzinie.   

Drugim przykładem są plany odbudowy Ukrainy. W wyniku wojny kraj został zniszczony, przez co wiele rodzin straciło dach nad głową. Z pomocą w takiej sytuacji przychodzi druk przestrzenny, który jest szybki. Pierwszy projekt zainicjowany przez fundację Team4Humanity to szkoła we Lwowie. Inwestycja zaczęła się we wrześniu 2022, lecz z powodu rosyjskich ataków została czasowo wstrzymana. Oddanie obiektu szacowane jest na 2024 rok. Szkoła o powierzchni użytkowej 370 m2 wspomoże w nauce i rozwoju około 100 uczniów w Ukrainie. Do kraju ma trafić również 15 drukarek, które posłużą do odbudowy domów, jak i mostów czy magazynów.

Od walki z problemami mieszkaniowymi w krajach rozwijających się po szybką reakcję na katastrofy naturalne — druk 3D zmienia spojrzenie na budownictwo. Ilość zalet otwiera oczy na nowy sposób tworzenia mieszkań i zachęca do wykorzystania ich w rozmaitych formach. Zbliżamy się do momentu, w którym domy drukowane staną się rzeczywistością. Technologia ta jest przyszłością branży budowlanej, a jej potencjał jest nieograniczony.