Naprej na vsebino

Zidane hiše, montažne hiše… kaj pa, če bi jih kar natisnili s 3D tiskalnikom?

3D tiskanje je poznano že kar nekaj časa. Nekaterim 3D tiskalniki predstavljajo zanimiv hobi in si občasno izdelajo kakšno strukturo, drugi so si s tem ustvarili posel in izdelke prodajajo ali pa izpolnjujejo naročila za podjetja.

Odkar so 3D tiskalniki pridobili zanimanje splošne družbe, se je v veliki meri povečala njihova dostopnost in s tem so padle tudi cene. Zdaj lahko s 3D tiskanjem začnemo že za nekaj sto evrov.

S tiskanjem v treh dimenzijah lahko seveda izjemno razširimo spekter možnosti. Tiskanje je možno s plastiko, delno tudi z lesom (ki ima primesi plastike), nekateri močnejši tiskalniki lahko delajo tudi s kovinami. Prav vsak material pa s seboj prinese svež potencial za širšo uporabo.

Načeloma si zasluge za prvi tak tiskalnik lasti Hideo Kodama, ki ga je maja leta 1981 predstavil na japonskem vladnem raziskovalnem inštitutu v regiji Čubu. Podpore za svoj patent pa ni dobil, saj se njegova raziskava strokovnjakom ni zdela dovolj zanimiva. Leta 1987 je start up podjetje 3D Systems iz Kalifornije razvilo prvi komercialni 3D tiskalnik. Uporabljal je filamente iz posebnih smol, ki jih je strdila ultravijolična svetloba.

Kot že omenjeno, se lahko 3D tiskanje uporabi na veliko različnih načinov, ki vključujejo tudi zdravstvo, oblačila in uporabo v vesolju. Danes pa se bomo osredotočili na enega najbolj nepredstavljivih – 3D tiskanje stavb.

Ma Yihe, kitajski podjetnik, je že leta 2003 v Šanghaju ustanovil podjetje Winsun za razvoj 3D-tiskanih arhitekturnih komponent, ki je konec leta 2014 zgradilo 10 metrov visok petnadstropni stanovanjski blok z uporabo 3D natisnjenih betonskih komponent. Do danes so to tehnologijo uporabili v več kot 400 projektih javnih gradbenih del po vsej Kitajski.

3D tiskanje stanovanjske hiše v Nemčiji. Vir slike: Waldemar Korte, LinkedIn.
3D tiskanje stanovanjske hiše v Nemčiji. Vir slike: Waldemar Korte, LinkedIn.

Winsun 3D betonske komponente iz steklenih vlaken natisne v svoji tovarni, nato pa jih sestavi na lokaciji. Proces je podoben postavitvi montažnih hiš. Nova start up podjetja pa raziskujejo tudi 3D tiskanje stavb neposredno na lokaciji. Seveda z uporabo veliko večjega tiskalnika kot je tisti, ki ga lahko kupimo za domačo uporabo.

Gradbeni 3D tiskalnik uporablja šobo, skozi katero spušča hitro sušeči se material, ki je podoben betonu. Na takšen način plast za plastjo postavi predmet, ki so ga inženirji predtem oblikovali v računalniškem programu.

Mnoga gradbena podjetja so že začela 3D tiskati javne zgradbe, skladišča ali stanovanjske hiše. Stroški so seveda navadno veliko nižji v primerjavi s konvencionalnimi metodami in to kljub temu, da je beton za 3D tiskanje dražji od običajnega gradbenega betona.

Za ene izmed glavnih projektov danskega vodilnega podjetja za 3D tiskanje zgradb, COBOD, je bil strošek materiala v povprečju 1.300 evrov. To seveda vključuje samo beton za strukturo hiš. Številka pa lahko v prihodnjih letih postane še bolj privlačna, saj se gradbeni materiali dražijo, cene betona za 3D gradnjo pa celo padajo.

Gradbeni tiskalniki uporabljajo poseben beton, ki se hitro suši in je dražji od običajnega. Vir slike: SQ4D.
Gradbeni tiskalniki uporabljajo poseben beton, ki se hitro suši in je dražji od običajnega. Vir slike: SQ4D.

Za 3D tiskanje stavb je potrebnih tudi veliko manj delavcev, saj lahko običajno stanovanjsko hišo postavita dva ali trije operaterji. Poleg tega je takšna hiša lahko natisnjena v nekaj dneh.

Velja pa opozoriti, da je tukaj govora zgolj o postavitvi sten. Vsaj zaenkrat 3D tiskalniki ne zmorejo postaviti temeljev ali strehe. Za okna, vrata, električno napeljavo in vodo ter zaključno obdelavo je še vedno treba poskrbeti na »tradicionalen« način.

Pri 3D tiskanju je veliko govora tudi o energetskih prihrankih. Pri tradicionalni gradbi imajo na primer naftni derivati velik pomen za poganjanje tovornjakov in gradbene opreme. Namesto goriv pa 3D tiskalniki delujejo na elektriko. Tiskalnik ARCS podjetja SQ4D naj bi za svoje delovanje potreboval približno toliko energije kot sušilnik za lase.

To pa še ni vse. Zaradi tehnike gradnje in samega materiala se ocenjuje, da so 3D natisnjene hiše bolj energetsko učinkovite in lažje ohranjajo stabilno temperaturo v prostorih. Z dodajanjem sončnih kolektorjev na strehe lahko nekateri domovi dosežejo celo ničelno neto porabo energije.

Univerza Nantes v Franciji je leta 2017 zgradila 3D natisnjeno hišo, v katero se je leto kasneje vselila družina. Ukrivljene stene, ki so jih postavili s patentirano tehnologijo 3D tiskanja BatiPrint3D, so izboljšale toplotno odpornost, kroženje zraka in hišo naredile dostopno invalidom na vozičku. Poleg tega je bila hiša zaradi svoje ukrivljenosti lahko postavljena okoli 100 let starih zaščitenih dreves na parceli.

Tiskanje je trajalo 54 ur, hiša pa ima površino 95 kvadratnih metrov. Izvajalci so nato potrebovali še štiri mesece za namestitev oken, vrat in strešnih elementov. Stroški gradnje hiše so znašali dobrih 200.000 evrov, kar je 20 odstotkov manj, kot če bi hišo gradili s tradicionalnimi metodami. Ekipa je po končanem projektu izrazila prepričanje, da bi naslednjo hišo lahko postavili v 33 urah.

Septembra 2020 se je na Bavarskem v Nemčiji začela gradnja prve 3D natisnjene stanovanjske stavbe v Nemčiji. Pet stanovanj v treh nadstropjih s približno 380 kvadratnih metrov bivalne površine je bilo zgrajenih z uporabo 3D tiskalnika, imenovanega BOD2, ki naj bi bil najhitrejši na trgu. Za 3D tiskanje so porabili 100 ur.

Dokončana stanovanjska hiša v Nemčiji, za katero je tiskalnik porabil 100 ur. Vir slike: AG, Aleksej Keksel.
Dokončana stanovanjska hiša v Nemčiji, za katero je tiskalnik porabil 100 ur. Vir slike: AG, Aleksej Keksel.

Zgradba je sestavljena iz troslojnih votlih sten, ki so napolnjene z izolacijskim materialom. Tiskalnik BOD2 lahko dokonča 1 kvadratni meter dvoslojne stene v manj kot petih minutah pri hitrosti 2,2 metra na sekundo. Za tiskalnik skrbita dva operaterja.

Sistem, ki so ga pri tem uporabili, vključuje tiskalno glavo, ki potuje vzdolž treh osi na robustnem kovinskem okvirju, kar omogoča, da se tiskalnik premakne na katerokoli mesto znotraj strukture in ga je treba samo enkrat kalibrirati, so v izjavi sporočili iz družinskega gradbenega podjetja PERI, ki je vodilo projekt. To prihrani tako čas kot tudi denar.

Poleg tega lahko tiskalnik deluje tako, da se v območju tiskanja istočasno izvajajo tudi druga opravila. Na tak način lahko delavci dokončajo namestitev cevi, električne napeljave in druga dela med samim tiskanjem konstrukcije.

3D tiskanje hiš poteka plast za plastjo. Vir slike: COBOD.
3D tiskanje hiš poteka plast za plastjo. Vir slike: COBOD.

Ameriško start up podjetje z imenom Azure Printed Homes je pri vsem skupaj stopilo še korak dlje in se 3D tiskanja hiš lotilo z reciklirano plastiko. Cene za preprosto mini hiško, ki vključuje majhno kuhinjo in kopalnico, se za prebivalce zvezne države Kalifornije začnejo že pri 40 tisoč ameriških dolarjih.

Njihov 3D tiskalnik lahko tla, streho in dve steni natisne v enem samem dnevu. V stenah tiskalnik vključi tudi kanale za vodovod in električno napeljavo. Ostale stene niso 3D natisnjene, temveč so vnaprej izdelani paneli z vrati in okni.

Na tej točki je še vedno težko oceniti trajnost in smiselnost 3D natisnjenih struktur. Samo čas lahko pokaže ali je tak način gradnje v širšem smislu sploh izvedljiv, v zakup pa je seveda treba vzeti tudi gradbene predpise, ki marsikje takšnega načina gradnje ne dovoljujejo.

Izjava o avtorstvu in omejitvi odgovornost: Ta prispevek je del skupnega projekta Wilfried Martens Centra za evropske študije (WMSCES) in Inštituta dr. Antona Korošca (INAK). Projekt sofinancira Evropski parlament.Informacije in stališča v tem članku so avtorjevi in ne odražajo nujno uradnega mnenja institucij Evropske unije/Wilfried Martens Centre for European Studies/Inštituta dr. Antona Korošca. Zgoraj omenjene organizacije ne prevzemajo odgovornosti za informacije in stališča, izražena v tem članku, ali kakršnokoli naknadno uporabo informacij, ki jih vsebuje.

Prispevek v angleškem jeziku je dostopen na spletni strani Inštituta dr. Antona Korošca.

Subscribe
Notify of
guest
0 Komentarji
Inline Feedbacks
View all comments

Prijava na e-novice