Tvarios statybos naujovės: 3D spausdinimas sukelia perversmą betono pramonėje!

Tvarios statybos naujovės: 3D spausdinimas sukelia perversmą betono pramonėje!

Statybos pramonė susiduria su neatidėliotinu iššūkiu – žymiai sumažinti išteklių vartojimą ir išmetamą CO2 kiekį. Šiame kontekste perspektyvus sprendimas yra Braunšveigo technikos universiteto Dalelių technologijos instituto ir Miuncheno technikos universiteto tyrimai. Čia pagrindinis dėmesys skiriamas aplinkai nekenksmingų medžiagų kūrimui, ypatingą dėmesį skiriant 3D spausdinimo technologijai „Selective Paste Intrusion“ (SPI). Šiuo naujovišku metodu siekiama atgauti perdirbtas daleles iš perdirbto betono iš nugriauto pastatų, o tai ilgainiui galėtų paskatinti tvaresnę statybą.

SPI technologija keičia betono konstrukciją, nes užpildai paskirstomi plonais sluoksniais ir suklijuojami cemento pasta. Gilus dalelių technologijos supratimas yra labai svarbus siekiant pagerinti energijos vartojimo efektyvumą ir tvarumą statyboje. Šviežias betonas susideda iš vandens, cemento ir užpildų, tokių kaip smėlis ir žvyras. Tačiau betono perdirbimas yra sudėtinga užduotis, nes uolienų grūdeliai yra sujungti cemento matrica.

Mechaninis smulkinimas ir perdirbto betono naudojimas

Betonui ruošti naudojami du mechaninio gniuždymo būdai: pirma, dalelės smūgis į kietą paviršių ir, antra, gniuždymo ir šlyties įtempis tarp dviejų paviršių, pirmenybė teikiama pastarajam. Atrankinis smulkinimas leidžia kontroliuojamai suskaidyti medžiagą, paliekant nepažeistus uolienų grūdelius. Po smulkinimo dalelės klasifikuojamos ir išvalomos, kad stambius užpildus būtų galima pakartotinai panaudoti naujų statybinių medžiagų gamybai. Kita vertus, smulkios cemento dalelės gali būti naudojamos kaip cemento pastos priedas. Tačiau griežtos pakartotinio perdirbto betono naudojimo taisyklės dažnai trukdo veiksmingai naudoti vertingas medžiagas.

Čia atsiranda SPI technologija, sukurianti tvarų ciklą ir suteikianti galimybę išmestoms medžiagoms suteikti antrą galimybę. Toks požiūris gali atnešti didelių ilgalaikių pokyčių statybų pramonėje.

SPI ir jo taikymas praktikoje

Įmonės Scawo3D ir Skeno pristatė SPI technologiją BAU 2025 parodoje Miunchene. Jų novatoriškas 3D betono spausdinimo metodas naudoja naują rašalinio spausdinimo galvutę, kuri nusodina cemento pasta į birius užpildus, kad būtų efektyviai įgyvendinamos sudėtingos struktūros. Kompiuterinių projektavimo įrankių, pvz., Spherene for Rhino/Grasshopper, integravimas leidžia sukurti subtilias geometrijas ir optimizuoti konstrukcijų veikimą. Prekybos mugės metu parodos stendas pasitarnavo ne tik kaip demonstracinis, bet ir kaip SPI pritaikymo laikančiosiose konstrukcijose tyrimo pavyzdys.

25 m² ploto ir 3 m aukščio galinių sienelių stende buvo Spherene konstrukcijos, suskirstytos į šešis modulius, sveriančius nuo 150 iki 320 kg. Centrinė siena su Scawo3D logotipu buvo padalinta į segmentus, kad būtų galima efektyviai transportuoti. Be to, bendradarbiaujant su Skeno ir Timo Harboe buvo pristatyti 3D spausdinti laiptai, parodantys SPI gebėjimą gaminti sudėtingas laikančiąsias konstrukcijas. Visas procesas apėmė didelę dalelių sluoksnį (4 x 2,5 x 1,5 metro) ir taikant sluoksnį po sluoksnio, siekiant tikslumo.

Greitas SPI technologijos gamybos būdas sumažina gamybos laiką ir sumažina medžiagų švaistymą, lyginant su tradiciniais betonavimo būdais. BAU 2025 stendo galinės plokštės buvo atspausdintos per vieną vos šešių valandų seansą, naudojant lengvą keramzitą. Likę komponentai buvo pagaminti per keturias valandas naudojant kvarco turinčius smėlio užpildus. Tokie pažangūs gamybos metodai puikiai parodo SPI ir kompiuterinio projektavimo įrankių potencialą iš naujo apibrėžti architektūrines galimybes ir skatinti tvarią statybos praktiką. „Scawo3D“, „Skeno“ ir „Spherene“ bendradarbiavimas žymi reikšmingą pažangą skaitmeninės betoninės architektūros gamybos srityje.