Fenntartható építési innováció: A 3D nyomtatás forradalmasítja a betonipart!

Fenntartható építési innováció: A 3D nyomtatás forradalmasítja a betonipart!

Az építőipar sürgős kihívással néz szembe az erőforrás-felhasználás és a CO2-kibocsátás jelentős csökkentésével. Ígéretes megoldás ebben az összefüggésben a Braunschweigi Műszaki Egyetem Részecsketechnológiai Intézetében és a Müncheni Műszaki Egyetemen végzett kutatás. A hangsúly itt a környezetbarát anyagok fejlesztésén van, különös tekintettel a „Selective Paste Intrusion” (SPI) 3D nyomtatási technológiára. Ennek az innovatív módszernek az a célja, hogy visszanyerje az újrahasznosított részecskéket az újrahasznosított betonból a lebontott épületekből, ami hosszú távon fenntarthatóbb építkezéshez vezethet.

Az SPI technológia forradalmasítja a betonépítést azáltal, hogy vékony rétegekben osztja el az adalékanyagokat és ragasztja őket cementpasztával. A részecsketechnológia mélyreható ismerete elengedhetetlen az építőipar energiahatékonyságának és fenntarthatóságának javításához. A friss beton vízből, cementből és adalékanyagokból, például homokból és kavicsból áll. A beton újrahasznosítása azonban összetett feladat, mivel a kőzetszemcséket a cementmátrix köti össze.

Mechanikus zúzás és újrahasznosított beton felhasználása

A mechanikai zúzás két módszerét alkalmazzák a beton elkészítéséhez: egyrészt egy részecskének kemény felületre ütését, másrészt a két felület közötti nyomó- és nyírófeszültséget, az utóbbit részesítik előnyben. A szelektív aprítás lehetővé teszi az anyag szabályozott lebontását, így a kőzetszemcsék érintetlenek maradnak. A zúzás után a részecskéket osztályozzák és megtisztítják, hogy a durva adalékanyagok újra felhasználhatók legyenek új építőanyagok előállításához. A finom cementrészecskék viszont cementpaszta adalékanyagaként használhatók. Az újrahasznosított beton újrafelhasználására vonatkozó szigorú előírások azonban gyakran akadályozzák az értékes anyagok hatékony felhasználását.

Itt jön képbe az SPI technológia, amely fenntartható körforgást hoz létre, és lehetővé teszi a kiselejtezett anyagok második esélyét. Ez a megközelítés hosszú távon jelentős változásokat hozhat az építőiparban.

SPI és alkalmazása a gyakorlatban

A Scawo3D és a Skeno cégek a müncheni BAU 2025 kiállításon mutatták be az SPI technológiát. Innovatív 3D-s betonnyomtatási módszerük egy újszerű tintasugaras nyomtatófejet használ, amely a cementpasztát laza adalékanyagokba rakja le, hogy hatékonyan megvalósítsa az összetett szerkezeteket. A számítógéppel segített tervezőeszközök, például a Spherene for Rhino/Grasshopper integrációja finom geometriák létrehozását és optimalizált szerkezeti teljesítményt tesz lehetővé. A vásár ideje alatt a kiállítási stand nemcsak bemutatóként, hanem kutatási példaként is szolgált a teherhordó szerkezetek SPI-alkalmazásaihoz.

A 25 m² alapterületű, 3 m magas hátfalú standon hat modulra osztott, 150-320 kg tömegű Spherene szerkezetek voltak. A Scawo3D logóját viselő központi fal szegmentálva lett a hatékony szállítás érdekében. Ezenkívül a Skeno és Timo Harboe együttműködésében bemutattak egy 3D-nyomtatott lépcsőt, amely bemutatja az SPI képességét összetett, teherhordó szerkezetek előállítására. Az egész folyamat egy nagy részecskeágyat (4 x 2,5 x 1,5 méter) tartalmazott, és a pontosság érdekében rétegenkénti technikát követett.

Az SPI technológia gyors gyártási módja csökkenti a gyártási időt és minimalizálja az anyagpazarlást a hagyományos betonépítési módokhoz képest. A BAU 2025 állvány hátlapjait egyetlen, mindössze hat órás munkamenetben nyomtatták ki, könnyű duzzasztott agyaganyag felhasználásával. A fennmaradó komponenseket négy órán belül kvarctartalmú homok aggregátumok felhasználásával állították elő. Az ilyen fejlett gyártási módszerek erőteljesen demonstrálják az SPI-ben és a számítógéppel támogatott tervezési eszközökben rejlő lehetőségeket az építészeti lehetőségek újradefiniálására és a fenntartható építési gyakorlatok előmozdítására. A Scawo3D, a Skeno és a Spherene együttműködése jelentős előrelépést jelent a betonépítészet digitális gyártása terén.