Bærekraftig konstruksjonsinnovasjon: 3D-printing revolusjonerer betongindustrien!

Bærekraftig konstruksjonsinnovasjon: 3D-printing revolusjonerer betongindustrien!

Byggenæringen står overfor den presserende utfordringen med å redusere ressursforbruket og CO2-utslippene betydelig. En lovende løsning i denne sammenheng er forskning ved Institutt for partikkelteknologi ved det tekniske universitetet i Braunschweig og ved det tekniske universitetet i München. Fokuset her er på utvikling av miljøvennlige materialer, med særlig fokus på 3D-printteknologien «Selective Paste Intrusion» (SPI). Denne innovative metoden tar sikte på å gjenvinne resirkulerte partikler fra resirkulert betong fra revede bygninger, noe som kan føre til mer bærekraftig bygging på lang sikt.

SPI-teknologi revolusjonerer betongkonstruksjon ved å fordele tilslag i tynne lag og lime dem med sementpasta. En dyp forståelse av partikkelteknologi er avgjørende for å forbedre energieffektiviteten og bærekraften i bygg. Fersk betong består av vann, sement og tilslag som sand og grus. Gjenvinning av betong er imidlertid en kompleks oppgave fordi bergkornene er forbundet med sementmatrisen.

Mekanisk knusing og bruk av resirkulert betong

To metoder for mekanisk knusing brukes til å forberede betong: For det første å slå en partikkel på en hard overflate og for det andre trykk- og skjærspenning mellom to overflater, hvor sistnevnte foretrekkes. Selektiv sønderdeling gjør at materialet kan brytes ned på en kontrollert måte, slik at bergkornene blir intakte. Etter knusing klassifiseres og renses partiklene slik at grove tilslag kan gjenbrukes til produksjon av nye byggematerialer. Fine sementpartikler kan derimot brukes som tilsetning i sementpasta. Men strenge regler for gjenbruk av resirkulert betong står ofte i veien for effektiv bruk av verdifulle materialer.

Det er her SPI-teknologi kommer inn i bildet ved å skape et bærekraftig kretsløp og gjøre det mulig å gi kasserte materialer en ny sjanse. Denne tilnærmingen kan føre til betydelige langsiktige endringer i byggebransjen.

SPI og dens anvendelse i praksis

Selskapene Scawo3D og Skeno presenterte SPI-teknologien på BAU 2025 i München. Deres innovative 3D-betongutskriftsmetode bruker et nytt blekkskrivehode som legger sementpasta i løse tilslag for effektivt å realisere komplekse strukturer. Integrasjon av datastøttede designverktøy som Spherene for Rhino/Grasshopper gjør det mulig å lage delikate geometrier og optimert strukturell ytelse. Under messen fungerte messestanden ikke bare som en demonstrasjon, men også som et forskningseksempel for SPI-applikasjoner i bærende konstruksjoner.

Standen, med et areal på 25 m² og 3 m høye bakvegger, inneholdt Spherene-strukturer delt inn i seks moduler som veier mellom 150 og 320 kg. En sentral vegg som bærer Scawo3Ds logo ble segmentert for effektiv transport. I tillegg ble en 3D-printet trapp presentert i samarbeid med Skeno og Timo Harboe, som demonstrerer SPIs evne til å produsere komplekse, bærende strukturer. Hele prosessen involverte et stort partikkelsjikt (4 x 2,5 x 1,5 meter) og fulgte en lag-for-lag-teknikk for presisjon.

Den raske produksjonsmetoden til SPI-teknologi reduserer produksjonstiden og minimerer materialavfall sammenlignet med tradisjonelle betongkonstruksjonsmetoder. For BAU 2025-stativet ble bakpanelene trykket i en enkelt økt på bare seks timer, ved bruk av lett ekspandert leiremateriale. De resterende komponentene ble produsert innen fire timer ved bruk av kvartsholdige sandaggregater. Slike avanserte produksjonsmetoder viser kraftig potensialet til SPI og datastøttede designverktøy for å redefinere arkitektoniske muligheter og fremme bærekraftig konstruksjonspraksis. Samarbeidet mellom Scawo3D, Skeno og Spherene markerer et betydelig fremskritt innen digital fabrikasjon i betongarkitektur.