Inovace udržitelného stavebnictví: 3D tisk přináší revoluci v betonovém průmyslu!

Inovace udržitelného stavebnictví: 3D tisk přináší revoluci v betonovém průmyslu!

Stavební průmysl čelí naléhavé výzvě výrazného snížení spotřeby zdrojů a emisí CO2. Slibným řešením je v této souvislosti výzkum v Ústavu technologie částic na Technické univerzitě v Braunschweigu a na Technické univerzitě v Mnichově. Důraz je zde kladen na vývoj materiálů šetrných k životnímu prostředí se zvláštním zaměřením na technologii 3D tisku „Selective Paste Intrusion“ (SPI). Tato inovativní metoda má za cíl získat recyklované částice z recyklovaného betonu z demolovaných budov, což by mohlo vést k dlouhodobě udržitelnější výstavbě.

Technologie SPI přináší revoluci do betonových konstrukcí tím, že distribuuje kamenivo v tenkých vrstvách a spojuje je cementovou pastou. Hluboké pochopení technologie částic je zásadní pro zlepšení energetické účinnosti a udržitelnosti ve stavebnictví. Čerstvý beton se skládá z vody, cementu a kameniva, jako je písek a štěrk. Recyklace betonu je však složitý úkol, protože horninová zrna jsou spojena cementovou matricí.

Mechanické drcení a použití recyklovaného betonu

K přípravě betonu se používají dva způsoby mechanického drcení: za prvé narážení částice na tvrdý povrch a za druhé tlakové a smykové napětí mezi dvěma povrchy, přičemž přednost se dává druhému. Selektivní rozmělňování umožňuje kontrolované rozmělňování materiálu, přičemž zrna horniny zůstávají nedotčena. Po drcení se částice třídí a čistí, aby bylo možné hrubé kamenivo znovu použít pro výrobu nových stavebních materiálů. Jemné cementové částice lze naopak použít jako přísadu do cementové pasty. Efektivnímu využití cenných materiálů však často stojí v cestě přísné předpisy pro opětovné použití recyklovaného betonu.

Zde vstupuje do hry technologie SPI, která vytváří udržitelný cyklus a umožňuje dát vyřazeným materiálům druhou šanci. Tento přístup by mohl přinést významné dlouhodobé změny ve stavebnictví.

SPI a jeho aplikace v praxi

Společnosti Scawo3D a Skeno představily technologii SPI na BAU 2025 v Mnichově. Jejich inovativní metoda 3D tisku betonu využívá novou inkoustovou tiskovou hlavu, která nanáší cementovou pastu do sypkého kameniva, aby efektivně realizovala složité struktury. Integrace počítačově podporovaných konstrukčních nástrojů, jako je Spherene pro Rhino/Grasshopper, umožňuje vytvářet jemné geometrie a optimalizovaný výkon konstrukce. Výstavní stánek v průběhu veletrhu sloužil nejen jako demonstrační, ale také jako výzkumný příklad pro aplikace SPI v nosných konstrukcích.

Stánek s plochou 25 m² a 3 m vysokými zadními stěnami obsahoval struktury Spherene rozdělené do šesti modulů o hmotnosti 150 až 320 kg. Centrální stěna s logem Scawo3D byla segmentována pro efektivní přepravu. Kromě toho bylo ve spolupráci se společnostmi Skeno a Timo Harboe představeno 3D tištěné schodiště, které demonstruje schopnost SPI vyrábět složité, nosné konstrukce. Celý proces zahrnoval velké lože částic (4 x 2,5 x 1,5 metru) a pro přesnost se řídil technikou vrstva po vrstvě.

Rychlý způsob výroby technologie SPI zkracuje dobu výroby a minimalizuje plýtvání materiálem ve srovnání s tradičními metodami betonové konstrukce. U stánku BAU 2025 byly zadní panely vytištěny během jediného sezení za pouhých šest hodin s použitím lehkého expandovaného jílového materiálu. Zbývající komponenty byly vyrobeny během čtyř hodin s použitím pískových agregátů obsahujících křemen. Tyto pokročilé výrobní metody silně demonstrují potenciál SPI a počítačově podporovaných konstrukčních nástrojů pro předefinování architektonických možností a podporu udržitelných stavebních postupů. Spolupráce mezi Scawo3D, Skeno a Spherene znamená významný pokrok v oblasti digitální výroby v betonové architektuře.