Иновация в устойчивото строителство: 3D принтирането революционизира бетонната индустрия!

Иновация в устойчивото строителство: 3D принтирането революционизира бетонната индустрия!

Строителната индустрия е изправена пред неотложното предизвикателство за значително намаляване на потреблението на ресурси и емисиите на CO2. Обещаващо решение в този контекст е изследването в Института за технология на частиците към Техническия университет в Брауншвайг и в Техническия университет в Мюнхен. Фокусът тук е върху разработването на екологично чисти материали, с особен акцент върху технологията за 3D печат „Selective Paste Intrusion“ (SPI). Този иновативен метод има за цел да възстанови рециклирани частици от рециклиран бетон от разрушени сгради, което може да доведе до по-устойчиво строителство в дългосрочен план.

Технологията SPI революционизира бетонната конструкция чрез разпределяне на инертните материали на тънки слоеве и свързването им с циментова паста. Дълбокото разбиране на технологията с частици е от решаващо значение за подобряване на енергийната ефективност и устойчивост в строителството. Пресният бетон се състои от вода, цимент и инертни материали като пясък и чакъл. Рециклирането на бетон обаче е сложна задача, тъй като скалните зърна са свързани от циментовата матрица.

Механично трошене и използване на рециклиран бетон

За приготвяне на бетон се използват два метода на механично раздробяване: първо, въздействие на частица върху твърда повърхност и второ, напрежение на натиск и срязване между две повърхности, като последното е за предпочитане. Селективното раздробяване позволява разграждането на материала по контролиран начин, оставяйки зърната на скалата непокътнати. След раздробяването частиците се класифицират и почистват, така че едрите агрегати да могат да се използват повторно за производството на нови строителни материали. Фините циментови частици, от друга страна, могат да се използват като добавка в циментовата паста. Въпреки това, строгите разпоредби за повторната употреба на рециклиран бетон често пречат на ефективното използване на ценни материали.

Това е мястото, където SPI технологията влиза в действие, като създава устойчив цикъл и прави възможно да се даде втори шанс на изхвърлените материали. Този подход може да доведе до значителни дългосрочни промени в строителната индустрия.

SPI и приложението му в практиката

Компаниите Scawo3D и Skeno представиха SPI технологията на BAU 2025 в Мюнхен. Техният иновативен метод за 3D печат на бетон използва нова мастиленоструйна печатаща глава, която отлага циментова паста в насипни инертни материали за ефективно реализиране на сложни структури. Интегрирането на компютърно подпомагани инструменти за проектиране като Spherene за Rhino/Grasshopper позволява създаването на деликатни геометрии и оптимизирани структурни характеристики. По време на търговския панаир изложбеният щанд послужи не само като демонстрация, но и като пример за изследване на SPI приложения в носещи конструкции.

Щандът с площ от 25 m² и високи 3 m задни стени включваше структури Spherene, разделени на шест модула с тегло между 150 и 320 kg. Централна стена, носеща логото на Scawo3D, беше сегментирана за ефективно транспортиране. Освен това беше представено 3D отпечатано стълбище в сътрудничество със Skeno и Timo Harboe, което демонстрира способността на SPI да произвежда сложни, носещи конструкции. Целият процес включваше голям слой от частици (4 x 2,5 x 1,5 метра) и следваше техника слой по слой за прецизност.

Бързият производствен метод на технологията SPI намалява времето за производство и минимизира материалните отпадъци в сравнение с традиционните методи за бетонно строителство. За щанда BAU 2025 задните панели бяха отпечатани в една сесия от само шест часа, като се използва лек експандиран глинен материал. Останалите компоненти са произведени в рамките на четири часа, като се използват пясъчни агрегати, съдържащи кварц. Такива усъвършенствани производствени методи мощно демонстрират потенциала на SPI и компютърно-подпомогнатите инструменти за проектиране за предефиниране на архитектурните възможности и насърчаване на устойчиви строителни практики. Сътрудничеството между Scawo3D, Skeno и Spherene бележи значителен напредък в областта на цифровото производство в бетонната архитектура.