Американският строителен гигант ICON обяви, че е близо до завършването на най-големия 3D отпечатан квартал в света в Джорджтаун, Тексас. Това обаче не е единственият 3D отпечатан жилищен проект. Стотици подобни жилища са в процес на изграждане в САЩ и Европа, а още повече такива жилищни проекти са в процес на подготовка.
Има много фактори, които стимулират растежа на 3D принтирането в строителната индустрия. Това намалява времето за строителство – дом, чието изграждане може да отнеме месеци, може да бъде построен за дни или седмици с 3D принтер. В сравнение с традиционните методи, 3D принтирането също така намалява количеството материал, който завършва като отпадък по време на строителството. Тези предимства водят до намалени разходи за труд и материали, което прави 3D принтирането привлекателен избор за строителните компании.
Екип от изследователи от Швейцарския федерален технологичен институт (ETH) Цюрих обаче твърди, че е разработил роботизиран метод за конструиране, който е дори по-добър от 3D принтирането. Те го наричат „Impact Printing“ или ударен печат и вместо типични строителни материали, той използва земни материали като пясък, тиня, глина и чакъл, за да направи домове. Според изследователите ударният печат е по-малко въглеродно-интензивен и много по-устойчив и достъпен от 3D печата.
Това е така, защото базираните на Земята материали са изобилни, рециклируеми, достъпни на ниска цена и дори могат да бъдат изкопани на строителната площадка. „Ние разработихме роботизиран инструмент и метод, който може да вземе обикновен материал, който е изкопаният материал на строителните площадки, и да го превърне обратно в използваеми строителни продукти, на ниска цена и ефективно, със значително по-малко CO2 в сравнение със съществуващите индустриализирани строителни методи, включително 3D принтиране“, казва Лорън Васи, един от изследователите и сътрудник на SNSF Bridge в ETH Zurich.
Как работи този нов вид печат?
Изкопаните материали не могат да се използват директно за строителство. Така че преди да започнат процеса на ударно печатане, изследователите подготвят смес от базирани на Земята материали, която има баланс между фини и груби частици, осигурявайки както лесна употреба, така и структурна здравина. Фините материали като глина действат като свързващо вещество, помагайки на частиците да се слепят, докато по-грубите материали като пясък или чакъл правят сместа по-стабилна и здрава. Тази оптимизирана смес е проектирана така, че да може лесно да се движи през роботизираната система, без да се забива или да причинява блокиране.
Следващата стъпка е да се подготви цифров план. Подобно на 3D принтера, роботизираната система за ударен печат също изисква цифров модел, който да ръководи производството на структура. След като този цифров план е готов и качен в системата, роботизираният инструмент се монтира на мобилна платформа за използване на строителна площадка. След това сместа от земни материали се поставя в голям обемен бункер, прикрепен към роботизирания инструмент.
Когато бункерът се напълни, системата започва да се движи и извършва необходимите процеси - екструдиране, рязане и пръскане на материала - за изграждане на структури, както е посочено в цифровия модел. Този процес продължава, докато структурата бъде завършена.
Процесът на изграждане работи доста по-различно от типичния 3D печат за сграда. Там материалите сами по себе си са твърде слаби, за да поддържат структура. Необходими са добавки като цимент, за да се удвоят границите на провлачване (напрежението, което материалът може да издържи, преди да започне да се деформира постоянно), поносимо от крайната структура.
Ударният печат е добър за нашата планета
3D печатът намалява разходите за труд за компаниите и обещава да направи жилищата по-достъпни. Но това не е непременно устойчиво или екологично. Той разчита на цимент като добавка, строителен материал, който сам по себе си е отговорен за близо 8% от глобалните емисии на CO2. Освен това, поради използването на добавки, 3D-отпечатаните структури обикновено не могат да се рециклират.
Това не е случаят със структурите, конструирани с помощта на ударен печат, тъй като методът не изисква добавки като цимент и използва естествени, по-малко въглеродно-интензивни материали. В момента обаче изследователите използват 1 до 2 процента минерален стабилизатор, който е по-малко вреден и по-рециклируем от цимента.
В момента се планира комерсиализацията на тази технология. Разработчиците се надяват да навлязат на пазара, след като имат съоръжение за предварително производство, фабрика, където ще се произвеждат части, готови за продажба и транспортиране до строителната площадка.
