Słysząc o domach drukowanych w technologii 3D, wielu z nas wyobraża sobie miniaturowe modele budynków, stosowane szeroko w makietach architektonicznych i urbanistycznych. Choć twórcom pierwszych drukarek 3D (warto tu przywołać słynny projekt RepRap) raczej nie przyświecała idea stworzenia podwalin pod zautomatyzowane budownictwo, to trudno się dziwić, że kreatywni inżynierowie nawet w tej branży postanowili wykorzystać tę samą ideę. Co ciekawe, ich eksperyment okazał się sukcesem, a na świecie jak grzyby pod deszczu rosną kolejne, funkcjonalne budowle, wyprodukowane przez gigantyczne drukarki 3D o zasadzie działania niemal identycznej, jak ta znana z biurkowych drukarek Creality, Prusa czy Zortrax.
Dom w 3D, czyli słów kilka o betonowej adaptacji metody FFF
Oczywistą modyfikacją klasycznej metody FFF/FDM, niezbędną do zastosowania tej technologii w budownictwie, jest zmiana materiału oraz sposobu wytłaczania. W przypadku drukowanych przyrostowo domów nie mamy już bowiem do czynienia ze szpulą filamentu i ekstruderem typu Bowden lub ekstruderem bezpośrednim, ale z ze specjalną pompą, zdolną do tłoczenia odpowiednio przygotowanej mieszanki na bazie betonu. Rzecz jasna, taka odmiana popularnej techniki druku nie wymaga podgrzewania głowicy do wysokich temperatur, gdyż wytłaczany materiał sam w sobie jest już w postaci półpłynnej. Osobną sprawą są konstrukcje mechaniczne, stosowane do poruszania „głowicy drukującej”.
Niektóre budowlane drukarki 3D bazują na ruchomej konstrukcji bramowej, w której prostokątna rama (bez dolnej poprzeczki) porusza się wzdłuż jednej osi (np. X) po dwóch równoległych suwnicach, umieszczonych po obu stronach planu budowy, zaś przesuw w drugiej osi poziomej (Y) oraz w pionie (Z) odbywa się już na prowadnicach zamocowanych w górnych partiach maszyny. W przypadku konstrukcji (w przybliżeniu) koncentrycznych, doskonale sprawdza się natomiast obrotowe, teleskopowe ramię z wysięgnikiem liniowym, na końcu którego umieszczona jest głowica drukująca – takie rozwiązania pojawiły się już w ofercie jednej z firm zajmujących się produkcją drukarek dla przemysłu budowlanego.
A co z estetyką?
Interesującym zagadnieniem jest kwestia estetyki ścian oraz mniejszych elementów drukowanych trójwymiarowo domów. Przeglądając istniejące realizacje można bez trudu zauważyć, że w zdecydowanej większości przypadków architekci nie starają się ukryć warstwowej struktury ścian z widocznymi wybrzuszeniami, tworzonymi podczas poszczególnych przebiegów głowicy drukującej.
Zamiast maskować nierówności, projektanci dumnie wykorzystują ten dość nietypowy w budownictwie wygląd powierzchni, dodając swoim konstrukcjom niepowtarzalnego charakteru. Co więcej, widoczne warstwy dobrze korespondują z estetyką modernistycznych projektów i to zarówno na zewnątrz budynków, jak i w ich wnętrzach. Rzecz jasna, nic nie stoi na przeszkodzie, by pokryć ściany farbą o odpowiedniej barwie – częstym wyborem jest kolor biały, który pozwala nieco zredukować surowy charakter czystego betonu, przydając wnętrzom przyjaznej jasności i przestronności.
Szczególne warunki konstrukcji domów w technologii druku 3D
Niezwykle ważnym aspektem budowli drukowanych w technologii 3D jest potężna elastyczność formowania przebiegu ścian – dlatego też w wielu konstrukcjach pojawiają się zaczerpnięte wprost z epoki modernizmu zaokrąglenia i płynne przejścia pomiędzy poszczególnymi ścianami, które – w połączeniu z charakterystyczną dynamiką poziomych warstw betonu – pozwalają wyróżnić eksperymentalne lub (coraz częściej) funkcjonalne budowle na tle ich konwencjonalnych odpowiedników.
Warto też dodać, że „wydrukowany” dom 3D w rzeczywistości niemal zawsze stanowi połączenie druku z klasycznymi technikami budowlanymi, a wynika to z charakterystyki procesu wytwarzania przyrostowego. Podobnie jak w przypadku biurkowych oraz podłogowych (przemysłowych) drukarek 3D, także i tutaj problem stanowią poziome powierzchnie – sufity. Dlatego też większość drukowanych domów ma konstrukcję jednokondygnacyjną (parterową), rzadziej dwukondyngnacyjną (jedno piętro plus parter), zaś dach często powstaje przez nałożenie na wieniec budynku klasycznej więźby dachowej z typowym pokryciem.
Możliwość drukowania skomplikowanych ścian stanowi przełom w budownictwie, znacząco skraca czas, a także zmniejsza koszty produkcji oraz liczbę pracowników niezbędnych do nadzorowania procesu druku oraz ładowania materiału budulcowego. To pozwala na wykonanie dużych przedsięwzięć w krótkim czasie, o czym już mieliśmy okazję napisać na naszym blogu. Jeśli temat Was zainteresował – zachęcamy do lektury.
