Airlement: s 3D tlačou ľahké stavebné materiály z... odpadu

La 3D tlač môže enormne prispieť k rozvoju audržateľná budova, počnúc možnosťou experimentovania s doteraz nepoužitými materiálmi a testovaním nových konštrukčných techník schopných znížiť spotrebu a emisie.

Výskumník z Federálna polytechnika v Zürichu použili túto automatizovanú technológiu na výrobu nových izolačné prvky ľahké, úplne bez cementu, vyrobené z minerálnych pien získaných z priemyselného odpadu. Toto minerálna pena, ktorý sa dá nespočetnekrát opakovane použiť, sa spracováva vrstva po vrstve vďaka 3D tlačiarni o veľkosti miestnosti.

Prvý prototyp projektu Airlement ide o dvojmetrový monolitický rohový stĺp zložený zo štyroch 3D tlačených segmentov spojených jednoduchou maltou a pokrytých bielou omietkou bez cementu.

Na výstavbu budúcnosti je pripravený udržateľnejší cement
Trvalo udržateľná výstavba: protagonisti húb medzi zelenými materiálmi

Udržateľná výstavba a 3D tlač: to je výskum ETH

L 'udržateľná budova má nespočetné množstvo deklinácií: vývoj o inteligentné materiály a nové stavebné metódy, využitie upcyklácie a opätovné použitie zdrojov sú základnými prvkami a nový prístup konštrukciám diktovaným predovšetkým potrebou navrhovať a obývať priestory navrhnuté tak, aby boli v súlade s prírodou.

Udržateľnejšie budovy sú tie, ktoré umožňujú podporiť a racionálnejšie využitie zdrojov vďaka energetickej efektívnosti, ale aj tie, ktoré sa im darí kombinovať environmentálnej a sociálnej udržateľnosti a ktoré sľubujú, že budú môcť stavať bez použitia veľmi drahých procesov z hľadiska zdrojov a energie.

V tomto kontexte to vývoj nových materiálov a stavebné techniky preberajú vedúcu úlohu, sú schopné integrovať ambície vedcov a potreby globálneho trhu, ktorý, aj keď je veľmi rôznorodý, už nemôže pomôcť, ale musí riešiť potreby planéta v bolestiach.

Jedna z najnovších inovácií na túto tému pochádza zArch Tec Lab výskumu a robotiky na ETH v areáli Hönggerbergu. Tu, výskumník Patrik Bedarf, ktorý v skupine pracuje Technológie digitálnych budov profesora Benjamin Dillenburger, študoval spôsob výroby ľahké izolačné konštrukčné prvky z komplexných materiálov redukujúcich tvar vďaka 3D tlači.

Udržateľná výstavba začína verejnými toaletami: projekt na Srí Lanke
RESKIN: inovatívny inteligentný projekt pre zelené budovy

Trojrozmerná tlačiareň veľkosti miestnosti

La 3D tlačiareň používaný Patrickom Bedarfom je veľký ako celá miestnosť: na streche hlavnej miestnosti laboratória Arch Tec Lab visia početné robotické ruky, zatiaľ čo na zemi, na pracovných plošinách a drevených debnách, ožívajú zvláštne stvorenia podobné pieskovým sochám. .

"Roboty sa môžu presne pohybovať do akéhokoľvek bodu v miestnosti“, vysvetľuje Bedarf. “Naplánujeme trasu a určíme, kam musia cestovať a ako rýchlo, ako aj koľko materiálu musí vytiecť z hlavy tlačiarne, v akom čase a kde je potrebné ho uložiť".

S týmto dômyselným systémom vytvoril výskumník ETH prvý prototyp projektu Airlement, a Colonna monolitický rohový kus, dva metre vysoký, zložený zo štyroch 3D tlačených segmentov spojených maltou.

I štyri segmenty stĺpa sú ľahké, dajú sa ľahko manuálne zdvihnúť, aby sa dali stohovať na seba: "Stavebné diely možno jednoducho vytlačiť v továrni, dopraviť na stavenisko a umiestniť tam, kde je to potrebné“, vysvetľuje Bedarf.

"Aby bol komponent robustnejší, duté jadro môže byť odliate minerálnou penou s vysokou hustotou, vďaka čomu je dostatočne pevné, aby fungovalo ako nosná konštrukcia“. No nie je to len technika, ktorá je v Bedarfovom projekte inovatívna.

Nulové emisie a lepšia kvalita života: „To je Smart City“
V Lucerne prvá švajčiarska etická komisia pre projekty Smart City

Airlements, „tehly“ vyrobené z popola vysokých pecí

Na vytvorenie Airlements použil Patrick Bedarf a udržateľný izolačný materiál produkoval ETH spin-off FenX: jeden minerálna pena vyrobené z recyklovaného priemyselného odpadu, najmä z popolček získané zo spaľovacích procesov priemyselných vysokých pecí.

"Tento materiál už prešiel prvým materiálovým cyklom a jednoducho môže byť po použití recyklovať“ vysvetľuje Bedarf, keď drobí kúsok nového materiálu medzi prstami: po rozomletí je pena pripravená na znovu použité.

„Ak časť budovy už nie je potrebná“, hovorí výskumník, “dá sa úplne rozdrviť a rozdrviť na prášok, pripravený na premenu na novú penu”. A je úplne bez cementu, ako omietka použitá na finálnu úpravu.

Každý jeden prototyp prichádza vytlačené za menej ako hodinu a nechala sa týždeň sušiť vo výrobnom prostredí, pri kontrolovanej teplote medzi 20 a 28 stupňami Celzia a s vlhkosťou 20-70 percent.

Na kontrolu správneho nastavenia vlhkosť a teplota, Patrick Bedarf postavil špeciálnu klimatickú komoru, veľkú priehľadnú konštrukciu v tvare stanu, v ktorej sa tlačiarenský robot pohybuje po vopred definovanej dráhe.

Tento spôsob výroby, zdôrazňuje výskumník, nevyžaduje špeciálne spracovanie vysoká energetická náročnosť: "Ide o pokrok oproti predchádzajúcej práci s bezcementovými penami, ktoré sa museli vytvrdzovať cementom alebo následne vytvrdzovať pri vysokých teplotách v peci".

Prekvapenia chémie: plastový odpad sa tak stáva mydlom
Mikroplastické znečistenie: riešenie pochádza z rastlín

Udržateľná a ekonomická výstavba vďaka automatizácii

Nová metóda prostredníctvom 3D tlače vám to umožňuje použiť menej materiálu: napríklad nevyžaduje použitie debnenia na odlievanie, konštrukcie, ktorú možno opätovne použiť len čiastočne a ktorú dnes možno zo zoznamu potrebných zdrojov priamo vystrihnúť.

Kombinácia 3D tlače a robotické umožňuje vyrábať celé časti stavieb na mieru veľmi hospodárne: „Bez automatizácie“ vysvetľuje výskumník, „Tradičné spôsoby výstavby, ktoré šetria materiál, sú veľmi časovo náročné a drahé, najmä kvôli mzdovým nákladom".

Patrick Bedarf bude pokračovať v rozvoji projektu v spolupráci s FenX, ktorá bude venovať celú výrobnú linku spoločnosti Airlements: „Dôkladne rozoberieme nosnosť a izolačné vlastnosti“, vysvetľuje Bedarf, „určiť, ako tento materiál pôsobí ako stenový prvok v uzavretej miestnosti".

"Infračervené merania“, uzatvára výskumník, „pomôžu nám určiť, kde by sa dala tepelná izolácia ešte zlepšiť a ako eliminovať prípadné slabé miesta úpravou dráhy tlače".

Klimatické zmeny: Švajčiarsko sa spojilo s Čile, Keňou a Tuniskom
Innovation Park: budúce mesto v púšti vo formáte Blockchain