Inovácia udržateľného stavebníctva: 3D tlač prináša revolúciu v betónovom priemysle!

Inovácia udržateľného stavebníctva: 3D tlač prináša revolúciu v betónovom priemysle!

Stavebný priemysel čelí naliehavej výzve výrazného zníženia spotreby zdrojov a emisií CO2. Sľubným riešením je v tejto súvislosti výskum v Inštitúte technológie častíc na Technickej univerzite v Braunschweigu a na Technickej univerzite v Mníchove. Dôraz sa kladie na vývoj materiálov šetrných k životnému prostrediu s osobitným zameraním na technológiu 3D tlače „Selective Paste Intrusion“ (SPI). Táto inovatívna metóda má za cieľ získať recyklované častice z recyklovaného betónu zo zdemolovaných budov, čo by mohlo viesť k udržateľnejšej výstavbe z dlhodobého hľadiska.

Technológia SPI prináša revolúciu do betónovej konštrukcie tým, že rozdeľuje kamenivo v tenkých vrstvách a spája ich cementovou pastou. Hlboké pochopenie technológie častíc je rozhodujúce pre zlepšenie energetickej účinnosti a udržateľnosti v stavebníctve. Čerstvý betón pozostáva z vody, cementu a kameniva, ako je piesok a štrk. Recyklácia betónu je však zložitá úloha, pretože horninové zrná sú spojené cementovou matricou.

Mechanické drvenie a použitie recyklovaného betónu

Na prípravu betónu sa používajú dva spôsoby mechanického drvenia: po prvé, náraz častice na tvrdý povrch a po druhé, tlakové a šmykové napätie medzi dvoma povrchmi, pričom druhý je uprednostňovaný. Selektívne drvenie umožňuje kontrolované rozkladanie materiálu, pričom zrná horniny zostávajú nedotknuté. Po rozdrvení sa častice triedia a čistia, aby sa hrubé kamenivo dalo znovu použiť na výrobu nových stavebných materiálov. Na druhej strane jemné cementové častice sa môžu použiť ako prísada do cementovej pasty. Efektívnemu využitiu cenných materiálov však často stoja v ceste prísne predpisy o opätovnom použití recyklovaného betónu.

Tu vstupuje do hry technológia SPI, ktorá vytvára udržateľný cyklus a umožňuje dať vyradeným materiálom druhú šancu. Tento prístup by mohol priniesť významné dlhodobé zmeny v stavebníctve.

SPI a jeho aplikácia v praxi

Spoločnosti Scawo3D a Skeno predstavili technológiu SPI na BAU 2025 v Mníchove. Ich inovatívna metóda 3D tlače betónu využíva novú atramentovú tlačovú hlavu, ktorá ukladá cementovú pastu do sypkého kameniva, aby sa efektívne realizovali zložité štruktúry. Integrácia nástrojov počítačom podporovaného návrhu, ako je napríklad Spherene pre Rhino/Grasshopper, umožňuje vytváranie jemných geometrií a optimalizovaný výkon konštrukcie. Počas veľtrhu slúžil stánok nielen ako demonštračný, ale aj ako výskumný príklad pre aplikácie SPI v nosných konštrukciách.

Stánok s plochou 25 m² a 3 m vysokými zadnými stenami obsahoval konštrukcie Spherene rozdelené do šiestich modulov s hmotnosťou od 150 do 320 kg. Centrálna stena s logom Scawo3D bola segmentovaná pre efektívnu prepravu. Okrem toho bolo v spolupráci so spoločnosťou Skeno a Timo Harboe predstavené 3D tlačené schodisko, ktoré demonštrovalo schopnosť SPI vyrábať zložité nosné konštrukcie. Celý proces zahŕňal veľké časticové lôžko (4 x 2,5 x 1,5 metra) a pre presnosť sa riadil technikou po vrstvách.

Rýchla výrobná metóda technológie SPI skracuje výrobný čas a minimalizuje plytvanie materiálom v porovnaní s tradičnými betónovými stavebnými metódami. Pre stánok BAU 2025 boli zadné panely vytlačené v jedinej relácii len za šesť hodín s použitím ľahkého expandovaného ílu. Zvyšné komponenty boli vyrobené do štyroch hodín s použitím pieskových agregátov obsahujúcich kremeň. Takéto pokročilé výrobné metódy silne demonštrujú potenciál SPI a počítačom podporovaných dizajnérskych nástrojov na predefinovanie architektonických možností a podporu trvalo udržateľných stavebných postupov. Spolupráca medzi Scawo3D, Skeno a Spherene predstavuje významný pokrok v oblasti digitálnej výroby v betónovej architektúre.