Hållbar bygginnovation: 3D-utskrift revolutionerar betongindustrin!

Hållbar bygginnovation: 3D-utskrift revolutionerar betongindustrin!

Byggbranschen står inför den akuta utmaningen att avsevärt minska resursförbrukningen och CO2-utsläppen. En lovande lösning i detta sammanhang är forskning vid Institutet för partikelteknologi vid Braunschweigs tekniska universitet och vid Münchens tekniska universitet. Fokus ligger här på utveckling av miljövänliga material, med särskilt fokus på 3D-utskriftstekniken "Selective Paste Intrusion" (SPI). Denna innovativa metod syftar till att återvinna återvunna partiklar från återvunnen betong från rivna byggnader, vilket kan leda till ett mer hållbart byggande på lång sikt.

SPI-tekniken revolutionerar betongkonstruktionen genom att fördela ballast i tunna lager och binda dem med cementpasta. En djup förståelse för partikelteknik är avgörande för att förbättra energieffektiviteten och hållbarheten i byggandet. Färsk betong består av vatten, cement och ballast som sand och grus. Återvinning av betong är dock en komplex uppgift eftersom bergkornen är förbundna med cementmatrisen.

Mekanisk krossning och användning av återvunnen betong

Två metoder för mekanisk krossning används för att förbereda betong: för det första, att slå en partikel på en hård yta och för det andra, tryck- och skjuvspänning mellan två ytor, varvid den senare är att föredra. Selektiv finfördelning gör att materialet kan brytas ned på ett kontrollerat sätt och lämnar bergkornen intakta. Efter krossning klassificeras och renas partiklarna så att grova ballastmaterial kan återanvändas för framställning av nya byggmaterial. Fina cementpartiklar kan å andra sidan användas som tillsats i cementpasta. Men strikta regler för återanvändning av återvunnen betong står ofta i vägen för en effektiv användning av värdefulla material.

Det är här SPI-tekniken kommer in i bilden genom att skapa ett hållbart kretslopp och göra det möjligt att ge kasserade material en andra chans. Detta tillvägagångssätt kan medföra betydande långsiktiga förändringar i byggbranschen.

SPI och dess tillämpning i praktiken

Företagen Scawo3D och Skeno presenterade SPI-tekniken på BAU 2025 i München. Deras innovativa 3D-betongutskriftsmetod använder ett nytt bläckstråleskrivhuvud som avsätter cementpasta i lösa aggregat för att effektivt realisera komplexa strukturer. Integration av datorstödda designverktyg som Spherene for Rhino/Grasshopper möjliggör skapandet av känsliga geometrier och optimerad strukturell prestanda. Under mässan fungerade mässmontern inte bara som en demonstration, utan också som ett forskningsexempel för SPI-applikationer i bärande konstruktioner.

Montern, med en yta på 25 m² och 3 m höga bakväggar, innehöll Spherene-strukturer uppdelade i sex moduler som vägde mellan 150 och 320 kg. En central vägg med Scawo3Ds logotyp segmenterades för effektiv transport. Dessutom presenterades en 3D-printad trappa i samarbete med Skeno och Timo Harboe, som visar SPI:s förmåga att producera komplexa, bärande strukturer. Hela processen involverade en stor partikelbädd (4 x 2,5 x 1,5 meter) och följde en lager-för-lager-teknik för precision.

SPI-teknikens snabba tillverkningsmetod minskar produktionstiden och minimerar materialspill jämfört med traditionella betongkonstruktionsmetoder. För BAU 2025-stativet trycktes bakpanelerna i en enda session på bara sex timmar, med hjälp av lätt expanderad lera. De återstående komponenterna tillverkades inom fyra timmar med kvartshaltiga sandaggregat. Sådana avancerade tillverkningsmetoder visar kraftfullt potentialen hos SPI och datorstödda designverktyg för att omdefiniera arkitektoniska möjligheter och främja hållbara byggmetoder. Samarbetet mellan Scawo3D, Skeno och Spherene markerar ett betydande framsteg inom området digital tillverkning i betongarkitektur.