Az elmúlt néhány évben szinte naponta érkeztek hírek a 3D nyomtatott házakról és az építkezésről, de valójában miből épülnek ezek a házak?
Bár a konkrét kombinációk vagy mennyiségek nem biztos, hogy nyilvánosak, elérhető azoknak az anyagoknak az általános listája, amelyeket sikeresen használtak olyan projektekben, mint a WASP Gaia, a Fibonacci-ház, az amszterdami Canal House és más 3D nyomtatott lakásprojektek. Ez nemcsak arról ad képet, hogy a hagyományos és a fejlődő technológiák hogyan olvadnak össze, hanem bepillantást enged abba is, hogy mi lesz lehetséges a jövőben.
Ebben a cikkben megvizsgáljuk, hogy milyen anyagokat használnak a 3D-nyomtatás építésében, legyen szó prototípusokról, fejlesztés alatt álló projektekről vagy már használatban lévő szerkezetekről.
Konkrétumok
A betonra gondolva zavartság keletkezhet, mivel a kifejezést néha a cementtel felcserélve használják. A cement valójában a beton egyik összetevője, a víz és a homok, a kavics vagy a zúzott kő mellett.
A 3D-nyomtatott lakásprojektek többsége már hallott betonszerű anyagokról, de nem feltétlenül betonról. Amint már említettük, ez azt jelenti, hogy cement, homok (vagy zúzott kő vagy kavics), rostok és esetenként más anyagok keverékét használják.
A legelterjedtebb betonkeverékek portlandcementet (nem márkanevet, hanem egy általános, leggyakrabban használt cementtípust) használnak kulcsösszetevőként, és az olyan projektek, mint a Tvasta első 3D-s nyomtatott háza Indiában, erre alapozták a betonkeveréket. , amint arról az IIT Tech Ambit 2021-ben beszámolt.
A beton (vagy egy hagyományosabb betonalapú keverék) által jelentett kihívások miatt más cégek saját szabadalmaztatott betonanyaguk fejlesztése és használata mellett döntöttek.
Szabadalmaztatott beton
Amint elmagyaráztuk, a beton cement (gyakran portlandcement), homok és egyéb anyagok keveréke. De mi is az a védett beton? Fontos megérteni ezt a különbséget, mivel a 3D-nyomtatással foglalkozó (vagy a technológiát fejlesztő) vállalatok közül sok saját fejlesztésű betonkeveréket dolgozott ki, és zárt használatú kompatibilitást vezet be gépeibe.
Mivel a hagyományos beton nem alkalmas 3D nyomtatásra, mivel eltömítené a nyomtató fúvókáját, és nem tapadna megfelelően az előző rétegekhez, szabadalmaztatott betonokat hoznak létre, hogy elkerüljék ezeket a problémákat.
A portlandcement helyett ezek a cégek egy vagy több speciális adalékanyagot tartalmaznak, amelyek nem feltétlenül vannak megadva, de amelyek működőképessé teszik a keverékeket. Noha ezeknek a szabadalmaztatott betonoknak az előnyeit a házak tartósságában még hosszú távon nem bizonyították, sokkal könnyebbé teszik a beton 3D nyomtatását a szabványos extrudermodellel, akár portálról, akár önálló gépről van szó.
Néhány példa
Az Apis Cor képes volt 3D nyomtatni az első kétszintes projektet Dubajban (a világ legnagyobb projektjét a befejezés időpontjában), állítólag „a vállalat által kifejlesztett beton, gipsz és szabadalmaztatott anyagok felhasználásával”. Nem kínálnak eladásra egyetlen anyagot sem saját nyomtatójukon kívüli használatra, és nem árulnak el pontosabbat az összetevőkről.
Az austini Icon’s House Zero projektet, amely nagy médiafigyelmet keltett a South by Southwest (SXSW) alatt, a cég szerint „védett cementalapú anyagból, „Lavacrete”-ből, szigetelésből és acélból készültek. Ez a védett anyag szolgál majd alapjául a többi ambiciózus texasi projektjeikhez.
A Winsun volt az egyik első olyan vállalat, amely sikeresen 3D-nyomtatott épületeket kínai gyárában, mielőtt azokat külföldre szállította volna olyan helyekre, mint Dubai. Ezeket az épületeket a saját fejlesztésű speciális vasbetonjuk felhasználásával építették , amelyet továbbra is használnak a következő projektekben.
Amikor az SQ4D bemutatta az első kereskedelmi forgalomban kapható 3D nyomtatott otthont , közvetlenül összehasonlították az „SQ4D betont” a „szokványos betonnal”, hogy bemutassák az előnyök különbségét, anélkül, hogy felfedték volna, mitől különbözik a betonjuk vagy a keverék összetevői.
DFab
Egy másik szabadalmaztatott betonkeverék, a DFab külön elismerést érdemel. Ellentétben a fenti zárt felhasználású betonnal, a COBOD és a Cemex együttműködve létrehozta ezt a széles körben kompatibilis betonkeveréket, amelyet kifejezetten a 3D nyomtatási konstrukcióhoz fejlesztettek ki. Együttműködik a COBOD saját BOD2 nyomtatójával, és jelenleg otthonok nyomtatására használják Ománban , de a cementnyomtatók márkái közötti univerzális kompatibilitásra törekednek.
Ebben a speciális keverékben az összetevők 99%-a beszerezhető helyről az építők által, de a COBOD Magic Mix-ére van szükség végső adalékanyagként a DFab keverék megfelelő működéséhez.
Habarcs
A habarcs leginkább a téglarétegek közötti anyagként ismert, de mivel a téglák (és az őket felhordó magasan képzett kereskedők) nem találják a helyüket a 3D-nyomtatott konstrukciókban, a habarcs egyre nagyobb esélyt kap az otthonépítés reflektorfényében.
A habarcs hagyományosan a betonhoz hasonló keverékből készül, de kulcsfontosságú összetevőként mész hozzáadásával, és nem olyan tartós, mint a beton, ezért inkább kötőanyagként használják a rétegek között. A 3D nyomtatókkal azonban a szabadalmaztatott habarcsok jobban alakíthatók, mint a hagyományos beton, ami előnyt jelent az extrudálási folyamat szempontjából, ami kevesebb fúvóka eltömődéshez vagy a rétegek közötti hibákhoz vezet.
Az egyik legtöbbet reklámozott 3D nyomtatott ház, a Fibonacci-ház habarcsot használt a falak építéséhez, és nincsenek egyedül. A Peri és a 3D Printed Farms egyéb projektjei elsősorban habarcsot használnak a közelmúltban befejezett lakásprojektekben. A habarcs nagyrészt olyan cégektől származik, mint a Laticrete , amelyek kifejezetten 3D nyomtatókhoz és extrudereikhez gyártják.
Műanyag
Kaphatnánk egy listát a 3D nyomtatási anyagokról a műanyag említése nélkül? A lakhatási kihívást felvállaló készítők nem így gondolják, hiszen az egyik legelső 3D-nyomtatott ház műanyagból készült. Az amszterdami 3D Printed Urban Cabinre gondolunk , amelyet egészen pontosan 2015-ben nyomtattak.
Míg egyesek tétováznak a műanyag használatában más strapabíróbb vagy fenntarthatóbb anyagokkal összehasonlítva, ez a projekt büszke volt arra, hogy bioműanyagot és újrahasznosított, aprított vizes palackokat használ a környezetbarát módon . Azt is bejelentették, hogy az egész otthont újrahasznosítják, ha már nem használják. Nem is emlékszünk, mikor hallottuk utoljára egy hagyományos otthon építőjét, aki azzal kérkedik, hogy 100%-ban újrahasznosítható.
Helyi természetes anyag
Van néhány olyan anyag, amely környezetbarát alternatívát jelenthet, nem csak a beszerzésük, hanem a szállítás szempontjából is.
Sár
Néha az új technológiáknak a távoli múltban kell inspirációt találniuk a siker eléréséhez. Az emberek évezredek óta sarat és más természetes földanyagokat használnak lakásaik építéséhez. Ha a fenntartható építésről van szó, a vályogházak építése a legkörnyezetbarátabb koncepciók közé tartozik, mivel a sarat nem kell az építkezésre szállítani.
A WASP olasz 3D-nyomtató cég 2020-ban sikeresen tudott otthonokat gyártani csak sár felhasználásával Észak-Olaszországban. A projekt partnere Mario Cucinella olasz építész volt . és természetesen elég nagy felhajtást generált. Bár a WASP nyomtatója csúcstechnológiás, a világ bármely pontjára szállítható, és sikeresen működik, a helyi talaj felhasználásával nyomtatási anyagként.
Lehet, hogy nem látjuk ezeket a házakat Manhattanben vagy Londonban, de a WASP célja, hogy megtámadja az éghajlatváltozást és csökkentse a kibocsátásokat, rengeteg lehetőséget kínál majd a vidéki és fejlődő közösségekben.
Rizshulladék
Egy másik sikeresnek ítélt anyag az olasz WASP 3D-nyomtató cég munkájának köszönhetően, a Gaia ház nyomtatásához felhasznált anyagok 65%-át rizshulladék tette ki. További 25%-ot a helyi talaj tette ki (mint a fent említett iszap), majd a rizshulladék a rizsből feldarabolt szalmából és rizshéjból állt, amelyeket egyébként megsemmisítettek volna.
Ezt a folyamatot a közelmúltban megismételték, hogy a Diorral együttműködve két pop-up üzletet nyomtassanak Dubajban, nyers rostok (rizshulladék), agyag, talaj és homok hasonló keverékével.
A WASP képes volt a hulladékból élhető épületet varázsolni, és ennek során környezeti hatás nélkül otthont teremteni. Sok 3D-nyomtató cég hirdeti a fenntarthatóságot és a technológia előnyeit, de a WASP az egyik vezető szerepet tölt be a tényleges eredményekkel.
Homok
A cement népszerű építőanyag, de egyes összetevői egyre népszerűbbek. Az első ilyen anyag a homok.
A D-Shape volt az egyik első kiemelkedő példa arra, hogy 2010-ben homokot használtak házépítéshez, és ezt úgy tette, hogy magas hőmérsékleten és sebességgel homokot extrudáltak, majd olyan anyaggal permetezték be, amely megkeményítette és megszilárdította a homokot.
Mivel a 3D nyomtatási folyamat hasonló az otthoni hobbigépekhez, de egy plusz lépéssel a homok megkötésére, így nem kell félni attól, hogy a szerkezetet elfújják vagy elmossák.
Bár még mindig van mit tenni, amíg az építőipari nyomtatók fel nem készülnek a homok kezelésére, az anyagot már használják ipari formák 3D-nyomtatására, és valószínűleg a jövőben szélesebb körű lesz.
Fém
Bár nincs befejezett fém felhasználású lakóprojekt, a fém 3D-s nyomtatás hihetetlenül messzire jutott az elmúlt néhány évben, és az olyan cégek, mint az MX3D , szeretnék ezt a technológiát az építőiparban és az építészetben is bemutatni. Már sikeresek fémhidak és kereskedelmi épületek kulcsfontosságú elemeinek gyártásában 3D-nyomtatott fémmel.
Úgy tűnik, az acél a választott fém, de a 3D nyomtatás ma már a fémek széles választékát kínálja , és hajlandóak kísérletezni minden olyan anyaggal, amely el tudja végezni a munkát. Nincs okunk kételkedni abban, hogy ez hamarosan valósággá válik.
Más anyagok
Ezen a listán számos anyaggal foglalkoztunk, de ez csak a kezdete annak, amit a jövő tartogat az építkezéssel kapcsolatban.
A Black Buffalo már bemutatta a kísérleti szárazkeverékek sorát, amelyekkel különféle új anyagokat lehet nyomtatni azzal a céllal, hogy kellően masszívak és megbízhatóak legyenek az otthoni építéshez. Még nem látjuk az előnyeiket és hátrányaikat a használat során, de a Black Buffalo azt állítja, hogy „kiterjedt házon belüli, partnerszintű és külső tesztelésen estek át, hogy meghaladják a hagyományos építkezési követelményeket”.
Ezek az anyagok közé tartozik az agyag, a fa, a kender, az osztrigahéj (amelyek már elterjedt építőanyag a cirmos beton kulcsfontosságú összetevőjeként), valamint a színes agyagok. Forradalom küszöbén állhatunk az építőiparban, a cikkben felsorolt anyagok csak a kezdet.
Kő
Míg a zúzott kő a fent felsorolt betonok összetevője lehet, önmagában ez egy sokkal drágább és tartósabb anyag, amely sima felületéről ismert. A Mighty Buildings és a Concr3de egyes ambiciózus lakásprojektjeiben követ vagy kőszerű anyagokat használtak .
Érdemes megemlíteni, hogy a betonhoz hasonlóan a kőnek is különböző szabadalmaztatott változatai készülnek, amelyek sokkal könnyebbé teszik a 3D nyomtatást. Két példa erre a Winsun „Őrült varázsköve” (amelyet „műkőként ” írnak le ), és a Mighty Buildings az előre megépített falaihoz használt anyag, a „ Fénykő ” (amely „ kőszerű kompozittá keményedik ”).
A fejlődő technológiák, valamint a fenntarthatóbb és hozzáférhetőbb lakások létrehozásának szükségessége miatt fontos, hogy tájékozódjunk arról, hogy a vállalatok min dolgoznak, és elképzeljük, mit tartogat a jövő.
Hold talaj
Az űrkutatás terén elért közelmúltbeli fejlemények több vállalathoz vezettek, amelyek kísérleteztek és teszteltek, hogyan hozhatnak létre élőhelyeket a Holdon és potenciálisan más bolygókon helyi talaj felhasználásával.
A különböző bolygókon való építési lehetőségek bővítése érdekében az Icon egy közelgő projektet kapott . A holdtalaj látszatát különböző technológiákkal tesztelik azzal a céllal, hogy „prototípus-elemeket fejlesszenek ki egy teljes körű adalékos építési rendszerhez”. Ha a projekt sikeres lesz, az Icon megkaphatja a Hold felszínén való tesztelés lehetőségét, ami még inkább fokozza a 3D nyomtatási és építési technológiák fejlődését.
Ugyanezen a területen található a LINA is , egy 3D nyomtatott szerkezet, amelyet az AI SpaceFactory és a NASA Kennedy Space Center mutatott be. Az űrhajósok támogatására szolgáló holdi előőrsnek tervezték, és az ötlet az, hogy 3D-ben nyomtatják földi polimerrel és holdregolittal, amely megvédené az építményt a holdspecifikus problémáktól, például a sugárzástól, a hőingadozásoktól és a szeizmikus aktivitástól. A hagyományos 3D nyomtatással ellentétben azonban a tervezés boltíves tetője miatt a LINA 60°-os szögben lesz nyomtatva, nem a talajjal (vagy az építőlemezzel) párhuzamosan.
Miközben a technológiák folyamatosan alkalmazkodnak, hogy ösztönözzék a különféle anyagok felhasználását a Földön (és azon túl), egyértelmű, hogy a határok csökkennek, hogy több lehetőség nyíljon meg.
Eredeti forrás: All3dp.com
