Teljesértékű épületek napok, sőt órák leforgása alatt, minimális emberi munkaerővel, töredék befektetésből - ezt ígéri a legtöbb építészeti 3D nyomtatás projekt. Az iparági fejlesztésekben rejlő potenciált már több kész építmény, és egyre újabb eljárások támasztják alá. Az épületeink 3D nyomtatására az utóbbi pár évben sokféle válasz született. Vannak köztük végtelenül egyszerűek, de a komplex, mesterséges intelligenciára építő rendszerekig születtek koncepciók és működő megoldások is.
BETONNYOMTATÁS
A Kínában és Oroszországban az elmúlt években megvalósult projektek szinte kivétel nélkül a FreeDee által is használt asztali 3D nyomtatók felnagyított változatai; a desktop gépeket gyakorlatilag egy toronydaru méretére felnagyítva ugyanúgy X-Y-Z tengelyek mentén mozogva, rétegekből képes betonfalakat építeni. A műanyag-extruder helyét egy betonpumpa (betonextruder) veszi át, a tizedmilliméteres rétegek helyett centiméteres, vagy ennél is vastagabb rétegekből építik fel a falakat az építkezés helyén.
Az eljárás előnye, hogy az építéshelyen, monolit módon, számítógép által vezérelve történhet a kivitelezés közvetlenül a digitális 3D tervekből akár néhány nap leforgása alatt. A betonpumpából a normál betonnál jóval sűrűbb, földnedves konzisztenciájú beton kerül bedolgozásra, hogy a rétegek megálljanak egymáson. Építés közben a betonban elhelyezhetők a vasalatok és a gépészeti elemek előkészítései is.
Példák:
Szintén betonnyomtatásra volt példa, amikor Kínában 24 óra alatt szerkezetkészre építette egy cég a komplett lakóházukat. Itt a nyomtató a ház szerkezeti elemeit (kerettartók) készítette el lefektetve, majd ezeket sorova egymás mellé állítva történhetett meg az összeszerelés, akr egy könnyűszerkezetes háznál. Itt is ugyanabból a földnedves betonból készültek az elemek, mint az első változatban.
Dubaiban hasonló technológiával készült el a híressé vált irodaépület is, ahol már a csapatunk egyik tagja is tiszteletét tette a közelmúltban.
A betonpumpa robotkarra is rögzíthető, amely például egy sínpályán vagy egy fogaslécen függőlegesen is tud mozogni. Ezen koncepció alapján terveznek Dubai-ban magasházakat építeni, amely hasonlóan működne, mint annak idején a csúszózsalus építkezési mód. A budapesti Körszálló volt Magyarország első csúszózsalus betonszerkezetű épülete, ahol a zsaluzatot a megépült szinteken felfelé haladva csúsztatták, és öntötték ki betonnal az épületet szintenként felfelé haladva. Ezen az elven a robotkarra rögzített betonpumpa (3D nyomtató) szintenként felfelé haladva sokkal változatosabb geometriákat, egyedi szerkezeteket tud majd létrehozni közvetlenül számítógép által vezérelve a 3D-s tervből.
BETON- és KOMPOZITNYOMTATÁS »» Minibuilders
Sokkal modulárisabb, mobilabb és egyedi körülményekhez adaptálható megoldás Cristina Nan német építészkutató munkássága, amely nagyra növesztett nyomtatóváz helyett sok kisebb, autónóm robottal képzeli el a jövő épületeinek 3D nyomtatását. Az autonóm robotok (drónok, önjáró kocsik, falmászó szerkezetek) egy kamionban elférnek, majd az építéshelyen kiengedve őket, egymással rajként kommunikálva, additív módon építik fel az épületet. Valamelyik robot csak az alapozást készíti el, valamelyik betonozik, valamelyik a beton kötését gyorsító műgyantát viszi fel a függőleges felületre, a drónok pedig tetőfedést illetve téglarakást is képesek kivitelezni.
Jóval bonyolultabb kommunikációs infrastruktúrát és vezérlést feltételez ez a megoldás, azonban sokkal könnyebben adaptálható a legkülönbözőbb feladatokra. Kihasználja a mesterséges intelligencia (AI) lehetőségeit és a kivitelezés mellett épületek karbantartására is alkalmas lehet.
MŰANYAGNYOMTATÁS
A vasbeton szerkezetű épületek kéregzsaluzatát nagyformátumú műanyagszálas 3D nyomtatókkal (FDM) is elkészíthetik. Hollandiában zsalukőszerű elemekből téglarakáshoz hasonlóan megépítik a zsalukérget, majd ezt öntik ki betonnal. Így változatos formákat, egyedi elemeket tudnak legyártani a hagyományos sorozatgyártási technológiákkal megegyező költségekkel.
Fényképezte: Sophia van den Hoek
FÉMNYOMTATÁS
A futurisztikus hatású, parametrikus módon tervezett épületek formavilága egyedi csomópontok, egyedi fém kötőelemek legyártását teszi szükségessé. Hagyományos fémmegmunkálási eljárásokkal ezek az egyedi szerkezetek rendkívül költségesek lennének, az additív gyártástechnológiának köszönhetően azonban sokkal hatékonyabban készíthetők komplex szerkezeti elemek acélból, vagy akár titánból is. Így amellett, hogy érdekesebb formákat tudnak kivitelezni, a hatékonyabb tartóknak köszönhetően kevesebb beépített anyagmennyiséggel nagyobb fesztávokat tudnak áthidalni és nagyobb terheket felvenni.
A gyártás így előzetesen a BIM (BuildingInformationModeling) 3D-s tervből közvetlenül történhet, a helyszínen pedig csak összeszerlési munkára van szükség. A megoldás további előnye, hogy akár belülről üreges, könnyített szerkezetek is létrehozhatók.
A fémnyomtatók feje is rögzíthető robotkarra, amely egy sínpályán mozogva akár az építéshelyre telepítve is végezheti a munkát. Így dolgozott Hollandiában az a két robotkar, amelyek egy kísérleti acélhidat építettek.
Elég széles tehát mind a felhasználható alapanyagok, mind a működőképes technológiai megközelítések köre, azonban ezek közül még nem emelkedett ki egyik sem úgy, mint az az univerzális megoldás, ami hamarosan minden kivitelező cég eszköztárába beépülhetne. Amit a technológián túl érdemes nyomonkövetni és mindenki számára a leglátványosabb változás lesz, az az, ahogy az additív gyártás a tárgyaink mellett lassan alakítani fogja az épületeink jellemző formavilágát is.
