Ilgtspējīgas būvniecības inovācijas: 3D drukāšana rada revolūciju betona rūpniecībā!

Ilgtspējīgas būvniecības inovācijas: 3D drukāšana rada revolūciju betona rūpniecībā!

Būvniecības nozare saskaras ar steidzamu izaicinājumu būtiski samazināt resursu patēriņu un CO2 emisijas. Daudzsološs risinājums šajā kontekstā ir pētījumi Braunšveigas Tehniskās universitātes Daļiņu tehnoloģijas institūtā un Minhenes Tehniskajā universitātē. Šeit galvenā uzmanība tiek pievērsta videi draudzīgu materiālu izstrādei, īpašu uzmanību pievēršot 3D drukas tehnoloģijai “Selective Paste Intrusion” (SPI). Šīs novatoriskās metodes mērķis ir no nojauktām ēkām no otrreizēji pārstrādāta betona atgūt pārstrādātās daļiņas, kas ilgtermiņā varētu novest pie ilgtspējīgākas būvniecības.

SPI tehnoloģija rada revolūciju betona konstrukcijā, sadalot pildvielas plānās kārtās un savienojot tās ar cementa pastu. Padziļināta izpratne par daļiņu tehnoloģiju ir ļoti svarīga energoefektivitātes un ilgtspējības uzlabošanai būvniecībā. Svaigs betons sastāv no ūdens, cementa un pildvielām, piemēram, smiltīm un grants. Tomēr betona pārstrāde ir sarežģīts uzdevums, jo iežu graudi ir savienoti ar cementa matricu.

Mehāniskā drupināšana un pārstrādāta betona izmantošana

Betona sagatavošanai tiek izmantotas divas mehāniskās drupināšanas metodes: pirmkārt, daļiņas iedarbināšana uz cietas virsmas un, otrkārt, spiedes un bīdes spriegums starp divām virsmām, priekšroka dodama pēdējai. Selektīva smalcināšana ļauj kontrolētā veidā materiālu sadalīt, atstājot iežu graudus neskartus. Pēc sasmalcināšanas daļiņas tiek klasificētas un attīrītas, lai rupjus pildvielas varētu atkārtoti izmantot jaunu būvmateriālu ražošanai. Savukārt smalkās cementa daļiņas var izmantot kā piedevu cementa pastā. Tomēr stingri noteikumi par pārstrādātā betona atkārtotu izmantošanu bieži vien kavē vērtīgu materiālu efektīvu izmantošanu.

Šeit tiek izmantota SPI tehnoloģija, radot ilgtspējīgu ciklu un dodot iespēju izmestiem materiāliem dot otru iespēju. Šāda pieeja būvniecības nozarē varētu radīt būtiskas ilgtermiņa pārmaiņas.

SPI un tā pielietojums praksē

Uzņēmumi Scawo3D un Skeno prezentēja SPI tehnoloģiju izstādē BAU 2025 Minhenē. Viņu novatoriskā 3D betona drukāšanas metode izmanto jaunu tintes drukas galviņu, kas uzklāj cementa pastu irdenos pildos, lai efektīvi realizētu sarežģītas struktūras. Datorizētu projektēšanas rīku, piemēram, Spherene for Rhino/Grasshopper, integrācija ļauj izveidot smalkas ģeometrijas un optimizēt konstrukcijas veiktspēju. Izstādes laikā izstādes stends kalpoja ne tikai kā demonstrācija, bet arī kā pētniecisks piemērs SPI lietojumiem nesošajās konstrukcijās.

Stendā ar 25 m² platību un 3 m augstām aizmugurējām sienām bija Spherene konstrukcijas, kas sadalītas sešos moduļos, kas sver no 150 līdz 320 kg. Centrālā siena ar Scawo3D logotipu tika segmentēta efektīvai transportēšanai. Turklāt sadarbībā ar Skeno un Timo Harboe tika prezentētas 3D drukātas kāpnes, demonstrējot SPI spēju ražot sarežģītas, nesošas konstrukcijas. Viss process ietvēra lielu daļiņu gultni (4 x 2,5 x 1,5 metri), un precizitātes labad tika izmantota slāņa slāņa tehnika.

SPI tehnoloģijas ātrā ražošanas metode samazina ražošanas laiku un samazina materiālu atkritumus salīdzinājumā ar tradicionālajām betona būvniecības metodēm. BAU 2025 stendam aizmugurējie paneļi tika izdrukāti tikai sešu stundu laikā, izmantojot vieglu keramzīta materiālu. Pārējās sastāvdaļas tika izgatavotas četru stundu laikā, izmantojot kvarcu saturošus smilšu agregātus. Šādas progresīvas ražošanas metodes spēcīgi demonstrē SPI un datorizēto projektēšanas rīku potenciālu, lai no jauna definētu arhitektūras iespējas un veicinātu ilgtspējīgu būvniecības praksi. Sadarbība starp Scawo3D, Skeno un Spherene iezīmē nozīmīgu progresu digitālās ražošanas jomā betona arhitektūrā.