Dostupné bydlení z tiskárny
Betonové stavby mají mnoho podob, od striktně technicistních, až po čistě sochařské, kdy beton umožňuje tvarovat nejrůznější křivky. Technologie pro 3D tisk, jako fenomén posledního desetiletí, se využívá i pro vrstvení speciální betonové směsi na stavbách. Představuje větší architektonickou svobodu, ale také výraznou pomoc v místech, kde je třeba nových projektů při nedostatku pracovních sil (stavební společnosti při této technologii zaznamenávají snížení mzdových nákladů zhruba o 80 %). Ale největší přesvědčivou výhodou je zde rychlost výstavby, neboť představuje zlomek času, jaký zaberou stavby tradiční technikou. Experimentální tištěný domek v Belgii ušetřil odhadem 60 % materiálu, času a rozpočtu.
Koncepce využití 3D tištěné architektury není až tak úplně nová, jak by se na první pohled mohlo zdát. William Urschel ve Spojených státech amerických za pomoci svého strojního vybavení vytvořil vůbec první budovu z vrstveného betonu už v roce 1939. I když tato technologie ještě nebyla to pravé ořechové a na čas upadla v zapomnění, vývoj velkých 3D tiskáren jeho původní myšlenku oživil. A přes všechny porodní bolesti stále se zdokonalující technologie 3D tištěné architektury proniká na stavby domů nejen v USA a Číně, ale i v Evropě.
Se zajímavým vývojem konstrukčního tisku přišlo Centrum pro udržitelnost a inovace Kamp C v Antverpách, které nedávno postavilo prototyp domu vytištěného 3D tiskárnou. Dům o rozloze zhruba 90 metrů čtverečních se dvěma podlažími byl konstruován pomocí tiskárny BOD2 společnosti COBOD a stejně jako u jiných 3D tištěných projektů zahrnoval proces vytlačení speciální betonové směsi z trysky a vytvoření základní struktury ve vrstvách, dokud nebyl kompletní. Poté na strojem vytištěné hrubé stavbě domu provedli dělníci konečné úpravy, doplnili stavbu střechou, okny a dveřmi.
„Pevnost materiálu v tlaku je třikrát vyšší než u konvenčních rychlostavebních cihel,“ říká Marijke Aerts, projektová manažerka. „Kromě vláken v betonu je množství použité výztuže z drátěného pletiva extrémně omezené. A v důsledku použité tiskové technologie bylo bednění nadbytečné, což ušetřilo odhadem 60 procent materiálu, času a rozpočtu.“ Interiér prototypového domu má podobné rozměry jako typický belgický dům, ve skutečnosti se v něm však bydlet nebude, neboť byl vytvořen pro výzkumné účely financované vládou při ověřování možností 3D tištěné architektury. Prostory domu zahrnují vstupní halu, dvě konferenční místnosti a kuchyňský kout. Centrum Kamp C k tomu přidalo několik energeticky úsporných doplňků, jako solární panely, tepelné čerpadlo a podlahové vytápění.
stavba tří bytů trvala 12 dní
Během několika let dospěla technologie 3D tištěné architektury od výroby domů podobných chatrčím ke komunitám levného bydlení. Vzhledem k tomu se 3D tištěná architektura začíná celosvětově šířit jako rychlá výstavba dostupného bydlení. Například společnost HTL již dříve dokončila v rámci pilotního programu dvě jednotky se 2 ložnicemi ve svém výzkumném a vývojovém zařízení v Droghedě. Projekt řadového sociálního bydlení Grange Close se třemi jednotkami v Louth ve východním Irsku technikou 3D tisku realizovala za pouhých 12 dní. Má plochu 330 metrů čtverečních, které jsou rozděleny do tří samostatných jednotek s podlahovou plochou 110 metrů čtverečních na dvou podlažích. Přičemž u jejich novějšího systému tisku se ukazuje, že stěny domu nemusí připomínat vlny, tedy že nemusí být již hrbolaté či krabaté, jak tomu bývá u čínských systémů. Výstavba byla dokončena za pouhých 12 pracovních dnů, od počáteční přípravy staveniště až po předání klíčů klientovi, tedy místnímu zastupitelstvu, které dokončilo vybavení bytových jednotek a pronajalo je nájemníkům sociálního bydlení za dostupnou cenu.
Podle společnosti COBOD, která poskytla jednotku 3D tiskárny, představuje projekt Grange Close ve srovnání s výstavbou typických, tomuto projektu podobných domů, značné zkrácení termínu stavby. Jak společnost vysvětluje, přibližně 50 % úspory času pochází přímo z tisku stěnového systému. Zbývajících úspor bylo dosaženo díky přesnosti 3D konstrukčního tisku, který umožňuje bezproblémovou integraci dalších stavebních součástí, jakými jsou příčky, vazníky a podlahové systémy, již ve fázi plánování a přípravy, což vede k efektivnějšímu stavebnímu procesu. Ten zahrnoval tiskárnu BOD2, která vytlačovala betonovou směs z trysky po vrstvách, přičemž sledovala naprogramovaný plán, v němž vytvořila strukturu budovy. Stejný model 3D tiskárny byl použit v roce 2023 na indickou poštu v Bengaluru, i v datovém centru Wave House, vytištěném loni v Německu.
Při stavbě v Německu 3D tiskárna vytlačovala recyklovatelnou směs podobnou husté pastě z trysky ve vrstvách rychlostí 4 m2 za hodinu, přičemž vnější stěny Wave House dosahují délky 54 m a výšky 9 m. Po vytištění hrubé stavby stavební dělníci projekt dokončili osazením střechy a dveří, instalací veškeré kabeláže s osvětlením, včetně zařízení potřebného pro moderní datové centrum s připojením k internetu. Není bez zajímavosti, že k vymalování zdejšího interiéru byl použit robot zvaný Robotický malíř firmy Deutsche Amphibolin-Werke.
Harcourt Technologies (HTL) je společnost, která přinesla technologii konstrukčního 3D tisku do Irska. Vzdělávací a školicí rada Louth Meath (LMETB) se sídlem Dundalku nyní spolupracuje s HTL na poskytování školení ve výzkumném a vývojovém zařízení. LMETB také zakoupila svou vlastní soupravu pro 3D tisk budov jako součást centra, které nabízí školení v používání 3D konstrukční tiskárny. Ředitelka centra vzdělávání a školení Sadie Ward McDermott v červenci loňského roku řekla, že program LMETB umožňuje pracovníkům ve stavebnictví přístup k této technologii nejen vzhledem k důležitosti potřeby zajistit více bydlení, ale i v kontextu náročného trhu práce. Školení tam absolvovala již více než stovka stavebních inženýrů a techniků z oblasti stavební výroby.
Naši politici několikrát slibovali, že vláda obcím pomůže s dostupností sociálních bytů a pro jejich bytovou politiku potřebného nájemního bydlení. Jenže bytová výstavba v České republice (s výjimkou Prahy) neustále klesá. Naši vládní úředníci investují miliardy do projektů Greean Deal a přitom nedokáží investovat do jedné soupravy pro 3D tisk betonu a centra, které školení v používání 3D konstrukčního tisku, jenž při využití geopolymerů vede k výraznému snižování emisí CO2, může nabízet u nás.
Což bude nejspíše tím, že podle našich pravomocemi obdařených rozumbradů technologie 3D konstrukčního tisku nemůže potřebnou výstavbu bytových domů ve stylu Grange Close nikterak zjednodušit, ani urychlit. Určitě to však nebude tím, že by výrobci cihel a tvárnic lobovali za zákaz vládní podpory 3D tisku bytových domů.
experimentuje se s novými materiály
Nevýhodou stavění 3D tiskem je omezený výběr materiálů, kterých je v 3D tiskárnách na stavbách možné využít. I když se již experimentuje s novými materiály, jako například s tím, který ve spolupráci s Eco Materials a Green Cement vyvinuli Hive3D Builders.
Jedná se o nízkonákladovou, rychleji tuhnoucí náhradu klasického cementového betonu na bázi geopolymeru, která má snížit tolik dnes sledované emise CO2 o 93 procenta. Geopolymery, které si získávají oblibu jako udržitelný stavební materiál, ve výrobě směsi pro tiskárny vyžadují méně energie a produkují méně emisí oxidu uhličitého, než tradiční cement. Kromě toho se při jejich výrobě mohou využívat i průmyslové odpadní materiály. Společnost Hive3D Builders také vyvinula nový systém pro automatické míchání přímo na místě lokálních zdrojů, čímž měla snížit náklady na její tiskovou směs na třetinu ceny jiných komerčně dostupných alternativ. Zvýšené adhezní vlastnosti jejich materiálu na bázi geopolymeru mají nabízet potenciál pro budování odolnějších struktur s vyšší pevností, vysokou životností a požární odolností.
Geopolymery v porovnání s tradičními materiály mají zajímavé fyzikální, mechanické i chemické vlastnosti, přičemž se dnes na akademické půdě dokonce diskutuje role geopolymerů při stavbách egyptských pyramid. Geopolymerní beton (GC) si tak dnes získává pozornost jako udržitelná a ekologická alternativa tradičního cementového betonu. Geopolymer se zpravidla vyrábí polykondenzací za přítomnosti významného množství alkálie, aby se dosáhlo dobrých inherentních (vnitřně spjatých) vlastností. Mezi tyto vlastnosti patří mimo jiné tepelná stabilita, odolnost proti ohni, lepší mechanické vlastnosti a lepší odolnost proti chemické degradaci, ale i lepší absorbce zvuku. Výchozím materiálem pro výrobu mohou být materiály odpadní, například popílek, mletá vysokopecní struska, zrovna tak jako materiály přírodního původu, jako třeba zeolit, u nás se vyskytující převážně v severních a západních Čechách, nebo u nás těžený lupek (kaolinit), popřípadě to může být materiál syntetický, jako metakaolin, vyráběný kalcinací kaolinu. Zde závisí vše na ceně a dostupnosti daného materiálu či jeho požadovaných vlastnostech.
