Säästev ehitusinnovatsioon: 3D-printimine muudab betoonitööstuses revolutsiooni!

Säästev ehitusinnovatsioon: 3D-printimine muudab betoonitööstuses revolutsiooni!

Ehitustööstus seisab silmitsi kiireloomulise väljakutsega vähendada oluliselt ressursside tarbimist ja CO2 heitkoguseid. Selles kontekstis on paljutõotav lahendus Braunschweigi Tehnikaülikooli osakeste tehnoloogia instituudi ja Müncheni tehnikaülikooli teadusuuringud. Siin keskendutakse keskkonnasõbralike materjalide arendamisele, pöörates erilist tähelepanu 3D-printimise tehnoloogiale "Selective Paste Intrusion" (SPI). Selle uuendusliku meetodi eesmärk on lammutatud hoonete ringlussevõetud betoonist taaskasutatud osakeste taaskasutamine, mis võib pikemas perspektiivis kaasa tuua jätkusuutlikuma ehituse.

SPI tehnoloogia muudab betoonkonstruktsiooni revolutsiooniliseks, jaotades täitematerjalid õhukeste kihtidena ja liimides need tsemendipastaga. Osakeste tehnoloogia sügav mõistmine on ehituse energiatõhususe ja jätkusuutlikkuse parandamiseks ülioluline. Värske betoon koosneb veest, tsemendist ja täitematerjalidest nagu liiv ja kruus. Betooni taaskasutamine on aga keeruline ülesanne, kuna kivimiterad on omavahel ühendatud tsemendimaatriksiga.

Mehaaniline purustamine ja taaskasutatud betooni kasutamine

Betooni valmistamiseks kasutatakse kahte mehaanilise purustamise meetodit: esiteks osakese löömine kõvale pinnale ja teiseks surve- ja nihkepinge kahe pinna vahel, kusjuures eelistatakse viimast. Valikuline peenestamine võimaldab materjali kontrollitult lagundada, jättes kivimiterad puutumata. Pärast purustamist osakesed klassifitseeritakse ja puhastatakse, et jämedaid täitematerjale saaks taaskasutada uute ehitusmaterjalide tootmiseks. Peeneid tsemendiosakesi saab seevastu kasutada tsemendipasta lisandina. Kuid ringlussevõetud betooni taaskasutamise ranged eeskirjad takistavad sageli väärtuslike materjalide tõhusat kasutamist.

Siin tuleb mängu SPI-tehnoloogia, luues jätkusuutliku tsükli ja võimaldades anda kasutuselt kõrvaldatud materjalidele teise võimaluse. Selline lähenemine võib tuua olulisi pikaajalisi muutusi ehitussektoris.

SPI ja selle rakendamine praktikas

Ettevõtted Scawo3D ja Skeno esitlesid SPI-tehnoloogiat BAU 2025 näitusel Münchenis. Nende uuenduslik 3D betoonist printimismeetod kasutab uudset tindiprinteri prindipead, mis asetab tsemendipasta lahtiste täitematerjalide sisse, et tõhusalt realiseerida keerukaid struktuure. Arvutipõhise projekteerimistööriistade (nt Spherene for Rhino/Grasshopper) integreerimine võimaldab luua õrna geomeetriat ja optimeerida konstruktsiooni jõudlust. Messi ajal toimis näitusestend mitte ainult demonstratsioonina, vaid ka uurimisnäitena SPI rakenduste kohta kandekonstruktsioonides.

25 m² pindala ja 3 m kõrguste tagaseintega stendil olid kuueks mooduliks jagatud Spherene konstruktsioonid kaaluga 150–320 kg. Scawo3D logoga kesksein jaotati tõhusaks transpordiks. Lisaks esitleti koostöös Skeno ja Timo Harboega 3D-prinditud treppi, mis demonstreeris SPI võimet toota keerulisi kandekonstruktsioone. Kogu protsess hõlmas suurt osakeste voodit (4 x 2,5 x 1,5 meetrit) ja järgis täpsuse tagamiseks kihtide kaupa tehnikat.

SPI tehnoloogia kiire tootmismeetod vähendab tootmisaega ja minimeerib materjali raiskamist võrreldes traditsiooniliste betoonehitusmeetoditega. BAU 2025 statiivi jaoks trükiti tagapaneelid vaid kuue tunni jooksul, kasutades kerget paisutatud savist materjali. Ülejäänud komponendid valmistati nelja tunni jooksul, kasutades kvartsi sisaldavaid liivatäiteid. Sellised täiustatud tootmismeetodid demonstreerivad võimsalt SPI ja arvutipõhiste projekteerimisvahendite potentsiaali arhitektuurivõimaluste ümberdefineerimiseks ja säästvate ehitustavade edendamiseks. Scawo3D, Skeno ja Spherene koostöö tähistab olulist edasiminekut betoonarhitektuuri digitaalse valmistamise valdkonnas.