Dom wykonany z drukarki 3D - dla wielu brzmi to jak sen o przyszłości lub science fiction. Pierwsze domy z drukarki 3D zostały zmontowane w Chinach sześć lat temu.
Druk 3D, niegdyś urocza sztuczka, którą można było wykorzystać do wykonania małych breloczków, pojawił się. W międzyczasie cały dom jest nawet budowany w drukarce 3D: gigantyczne roboty drukujące 3D produkują betonowe kiełbaski na całym świecie i, z pomocą ludzkich pracowników budowlanych, pozwalają rosnąć surowym ścianom fundamentowym. Pierwsze domy wykonane z betonowych elementów drukowanych 3D zostały zmontowane w Chinach już w 2014 roku. W tym samym roku ówczesny prezydent USA Barack Obama odwiedził „3D Print Canal House” w Amsterdamie, prototyp nowej technologii. A w Kopenhadze w 2017 roku rosyjska i duńska firma wspólnie zbudowały pierwszy w Europie zamieszkany dom z drukarki 3D. Młoda branża ma charakter międzynarodowy: w USA w 2018 roku z drukarki 3D amerykańskiej firmy Icon w Austin w Teksasie powstał dom o powierzchni 32 metrów kwadratowych,Nagłówki. Wkrótce Icon wraz z organizacją pomocową w Ameryce Środkowej chce założyć wioskę dla potrzebujących z 50 domami wykonanymi z drukarki 3D - każdy o powierzchni 58 metrów kwadratowych. Icon oblicza cenę powłoki na 4000 dolarów. Czas budowy jest odpowiednio krótki: drukowanie 3D skorupy z dyszy natryskowej zajmuje maksymalnie 24 godziny.
Ale nowa technologia radzi sobie również z większymi formatami z prędkością światła: w Chinach ogromny dom został zbudowany z drukarki 3D w zaledwie 45 dni - willa ma powierzchnię 400 metrów kwadratowych! Większość prac wykonała tam również drukarka do betonu 3D. Zrobotyzowane maszyny, za pomocą których można nakładać i kształtować specjalny beton (termin techniczny: ekstruzja) różnią się w zależności od projektu budowlanego i dostawcy.
Nowe możliwości dzięki drukowaniu 3D
Otwiera to wiele możliwości: od zautomatyzowanej masowej produkcji prostych elementów, które są łączone tylko w celu utworzenia budynku na placu budowy, po mobilne roboty, które pracują autonomicznie na placu budowy, a nawet mogą produkować budynki z zakrzywionymi ścianami lub zaokrąglonymi narożnikami. Maszyny są nie tylko szybkie: umożliwiają tworzenie artystycznych elementów o dowolnych kształtach, które byłyby bardzo kosztowne, gdyby były wykonane ludzkimi rękami. Otwory i wnęki na kable można łatwo zintegrować z zadrukowanymi ścianami.
Więcej zrównoważonego rozwoju dzięki drukowaniu 3D
Jedna z największych zalet budownictwa cyfrowego: często wykorzystuje mniej materiałów niż tradycyjne metody konstrukcyjne i można stosować coraz więcej tworzyw sztucznych nadających się do recyklingu lub degradowalnych. Ponieważ w zależności od procesu drukowania 3D i materiału, często nie jest konieczne deskowanie, powstaje mniej odpadów.
Oraz: bez szalunków i rusztowań, według badania przeprowadzonego przez TU Dresden, około 35 procent kosztów budowy powłoki jest wyeliminowanych - oprócz szybkości, trwałości i niedrogich dostosowań, kolejny argument za domem wykonanym z drukarki 3D. Nikita Chen-Yun-Tai, założyciel i dyrektor generalny amerykańsko-rosyjskiej firmy Apis Cor zajmującej się robotami drukującymi 3D, mówi już o tym, że możliwe jest stworzenie w przyszłości wszystkich domów, od małych domów po nieruchomości, za pomocą drukarki 3D .
Uruchom galerię zdjęć 
5 Pokaż wszystko 
Prototyp: W przyszłości potrzebujący w Austin w Teksasie będą mieszkać w takich domach wykonanych z drukarek 3D. Icon wraz z organizacjami pozarządowymi planuje stworzyć niedrogie domy i całe osiedla na całym świecie przy użyciu drukarek 3D.
Na szynach: „Vulcan II” może drukować na powierzchni do 185 metrów kwadratowych. Drukarka 3D porusza się tam iz powrotem po szynach nad fundamentem i dostarcza betonowe kiełbaski. Warstwa po warstwie.
Lekka konstrukcja: Dom DFAB z półprzezroczystą lekką fasadą znajduje się w budynku badawczym NEST niedaleko Zurychu: elastyczny system fasadowy z membranami i izolacją aerożelową, znany z monachijskiej Allianz Arena.
Roboty do konstrukcji drewnianych: Architektura, robotyka i rzemieślnicy współpracują ze sobą: ramy drewniane zostały prefabrykowane przez dwa współpracujące roboty w ETH Zurich. Przecięli belki i ustawili je dokładnie w przestrzeni. Rzemieślnicy skręcili części razem.
Sufit o dowolnym kształcie: Sufit domu DFAB składa się z jedenastu wklęsłych elementów o swobodnych formach, które zoptymalizowane za pomocą specjalnie opracowanego oprogramowania pozwalają zaoszczędzić około 60 procent betonu w porównaniu z konwencjonalnym sufitem betonowym.
Nowatorskie technologie budowlane
Niektórzy z pionierów nowego budownictwa opuścili już mentalnie naszą planetę. Dzięki technikom wytwarzania przyrostowego NASA chce w przyszłości tworzyć siedliska dla astronautów - z lokalnych surowców na Księżycu lub Marsie. Pierwsze próby już trwają.
Z drugiej strony „Dom DFAB” (produkcja cyfrowa) w pobliżu Zurychu, który został zainaugurowany w 2019 roku w 2019 roku, nadal jest na ziemi, ale prawie transgranicznym zostały przeniesione do rzeczywistych aplikacji.
„W przeciwieństwie do projektów budowlanych, w których stosowana jest tylko jedna technologia cyfrowa, takich jak dom wykonany z drukarki 3D, DFAB House łączy różne nowe technologie” - wyjaśnia Matthias Kohler, profesor architektury i produkcji cyfrowej w Szwajcarskim Federalnym Instytucie Technologii Uniwersytet w Zurychu i inicjator powstania Domu DFAB.
Wąski trzypiętrowy dom został zintegrowany jako jednostka w budynku badawczym NEST (Next Evolution in Sustainable Building Technology) w ETH Zurich. NEST jest zaprojektowany jako platforma modułowa, do której można dokować różne domy, które nazywane są tutaj „jednostkami” i które są laboratoriami testowymi na przyszłość. To, co łączy obecnie siedem jednostek, polega na tym, że badają interakcje między ludźmi, przestrzenią i technologią.
zasilacz
Głównym problemem jest ekonomiczne wykorzystanie zasobów, dlatego wszystkie domy modułowe są podłączone do „kręgosłupa”, który dostarcza wodę, ciepło, energię elektryczną i Internet, ocenia dane dotyczące zużycia i reguluje utylizację. Testowane są nowe rozwiązania dla Inteligentnego Domu i Internetu Rzeczy, m.in. w Domu DFAB, w którym mieszkają goście akademiccy: urządzenia i systemy budowlane są połączone w sieć i zdolne do uczenia się, co powinno zapewnić komfort mieszkania, ale przede wszystkim jak największą efektywność energetyczną. Projekt latarni morskiej dla budowania i życia jutra.
W tym celu współpracowało wielu architektów, inżynierów i rzemieślników. Osiem różnych profesorów z ETH Zurich, instytutów, partnerów przemysłowych i planistów z ponad 30 firm jest zaangażowanych w sam DFAB House.
Praca zespołowa
„Profil zawodowy architektów, planistów i rzemieślników ulegnie zmianie” - jest pewien Matthias Kohler. DFAB House pokazuje, jak to mogłoby wyglądać: roboty i rzemieślnicy również tutaj ściśle ze sobą współpracują. Aby uzyskać elegancko zakrzywioną ścianę nośną, robot, mobilny „fabrykator”, najpierw wzniósł na miejscu konstrukcję z siatki stalowej, która służyła jako zbrojenie i szalunek. Dzięki swoim czujnikom 2-metrowy robot porusza się autonomicznie na gąsienicach. Konstrukcja kratownicy została wypełniona przez pracowników specjalnym betonem, a koniec ściany wygładzono ręcznie.
Koc z drukarki 3D
W procesie „Smart Slab” można również tworzyć indywidualne i złożone konstrukcje betonowe. Na przykład lekka płyta podłogowa, dla której ogromna drukarka 3D do piasku wytwarzała elementy kształtujące, które zostały zalane betonem zbrojonym włóknem. Roboty odegrały nawet ważną rolę w drewnianej konstrukcji Domu DFAB: dwie współpracujące maszyny wykonały prefabrykację drewnianej konstrukcji nośnej górnych pięter w „Robotic Fabrication Lab” w ETH Zurich. Jeden robot wziął jeden element na drewniany strop belkowy i przytrzymał go, a drugi dopasował. Następnie drugie ramię robota wywierciło otwory do połączenia belek. Na koniec oba roboty ustawiły konstrukcję belki w precyzyjnym układzie przestrzennym. Z takimi pomocnikami stolarz ma dużo czasu,do oglądania w spokoju i sprawdzania jakości pracy. Aż w końcu zdoła wszystko posprzątać.
Od wielkogabarytowych manipulatorów i mobilnych robotów budowlanych
Mobilne roboty budowlane są mniejsze niż manipulatory wielkogabarytowe, ale mogą też wykonywać inne prace.
W przypadku obudowy domu z drukarki 3D architekci muszą najpierw zaprojektować go na komputerze za pomocą oprogramowania do architektury 3D (CAD). Te dane CAD są podstawą danych kontrolnych, które są przesyłane do drukarki 3D.
Drukarka 3D do betonu jest często robotem przemysłowym, który ma dyszę ciśnieniową zamontowaną na ramieniu jako narzędzie, za pomocą którego wyciska betonowe kiełbaski o szerokości od 50 do 70 milimetrów - koralik na koraliku.
Inni robotnicy budujący roboty, zwani robotami bramowymi, są wyżsi niż planowana konstrukcja (podobnie jak dźwig kontenerowy). Są nieruchome lub poruszają się po szynach prowadzących i mogą wyprodukować całą obudowę domu z drukarki 3D w jednym kawałku. Te wielkogabarytowe manipulatory mają czasami ponad 10 metrów wysokości oraz kilka metrów długości i szerokości. Z kolei mobilne roboty budowlane, zamontowane na gąsienicach lub na ciężarówkach, wydają się raczej małe. W tym celu niektórzy mogą również samodzielnie układać cegły za pomocą długiego wysięgnika.
Jako mieszankę materiałów budowlanych stosuje się zwykły beton, szybko twardniejący specjalny beton lub tworzywa sztuczne. Znalezienie najlepszej mieszanki do druku 3D w betonie jest kluczowym wyzwaniem.
