Drukowane domy drukarką 3D

Wydaje się, że rynek drukarek 3D w technologii FDM osiągnął już poziom dojrzały, czego dowodem jest dostępność bardzo wielu różnych konstrukcji tychże drukarek. Kiedy jednak ktoś zapyta, o naprawdę dużą drukarkę do drukowania np. domów, pojawia się problem… Pomysł drukowanych domów jest już krótko mówiąc, dość leciwy. Do tej pory jednakże, niewiele jest przykładów konstrukcji wielkogabarytowych, mogących udźwignąć ciężar druku konstrukcji z betonu. Ostatnio sporo słychać, o postępach prac nad drukiem domów, powadzonych przez chińskich kolegów z branży. Oczywiście już jakiś czas temu pojawiły się pierwsze konstrukcje wydrukowanych domów za pomocą drukarek 3D. Swego czasu  pisaliśmy też, o wspólnych pracach nad drukiem 3D z betonu, prowadzonych przez firmy inżynierskie, mających na celu wypracowanie rozwiązania pozwalającego na drukowanie elementów betonowych. Temat jest bardzo rozwojowy i co ciekawe, za rozwojem technologii druku z betonu wcale nie muszą stać wielkie korporacje, posiadające nota bene ogromne zasoby finansowe.  Weźmy dla przykładu takiego człowieka, o nazwisku Andrey Rudenko, http://www.totalkustom.com, który amatorsko pracuje nad rozwojem technologii druku 3D z… betonu. Rudenko, to doświadczony wykonawca budowlany. Obecnie w jego planach jest budowa 2-piętrowego domu w stanie Minnesota, a także budowa nowocześnie zaprojektowanego, energooszczędnego domu, który opiera się w dużej mierze na zasadzie magazynowania energii cieplnej, w obiektach o dużej masie i zdolnych do akumulowania energii cieplnej. Z pewnością jest to projekt na zlecenie.

Bazując na naszych informacjach, o dotychczasowych osiągnięciach w tej materii, zabawy z drukarkami 3D, drukującymi mieszankami betonowymi, nie należą do najłatwiejszych…

Rudenko:

Minęły dwa lata od czasu, gdy zacząłem zabawę z drukiem 3D, zdolnym do budowy domów. Moją wizją było skonstruowanie drukarki 3D, przy użyciu dostępnej technologii tak, aby była konstrukcją lekką, przenośną i stabilną. Najpierw zbudowałem małą drukarkę 3D, która używała plastiku jako materiał budulcowy. Potem zacząłem eksperymentować z większą drukarką, z zastosowaniem różnych odmian i mieszanek cementowych. Opracowanie technologii nakładania warstw cementu było niezwykle trudnym zadaniem, wymagającym  dopasowania ilości podawanego materiału na poziomie programowania, jak również użycia dokładnych ilości komponentów, składających się na mieszankę cementową [brzmi znajomo nieprawdaż? ;)]. Podczas testowania drukarki, natrafiłem na liczne przeszkody (takie jak m.in. koszmarne zatykanie się ekstrudera) i odkryłem nowe możliwości drukarki, aby drukować znacznie więcej niż 0.5m3 betonu dziennie, niż zakładałem na samym początku. Udało mi się skalibrować urządzenie tak, że drukuje prawie idealne warstwy, eksperymentując z różnymi wysokościami i szerokościami warstw cementowych. Mój obecny standard druku, to 1 cm wysokości 3 cm szerokości, z niezliczoną ilością innych opcji, które trzeba zaznaczyć w programie.

Rudenko dodaje:

Tani, wydrukowany w 3D w ciągu 24 godzin dom, nie jest moim celem. Obecnie kładę nacisk na budowę energooszczędnych, małych lub średnich domów, w nowoczesnej konstrukcji, na miejscu placu budowy. Jako doświadczony budowniczy, wiem, że aby uniknąć problemów w przyszłości, ważne jest, aby takie domy były dobrej jakości, a to zawsze trwa dłużej, niż do budowa domów wykonanych w pośpiechu i tanio.

Niektóre z drukowanych domów, o których słyszeliśmy z Chin, które najprawdopodobniej wydrukowano w ciągu zaledwie 24 godzin, nie były domami do zamieszkania, a jedynie domami w stanie surowym. Dalsze wykończenia, tj. m.in. instalacje elektryczne, hydrauliczne i inne prace wykończeniowe, nie były uwzględnione w szacunkach czasu wydruku.

Przed budową, a raczej wydrukowaniem 😉 2-piętrowego domu Rudenko postanowił wydrukować sobie zameczek, aby sprawdzić możliwości swojej drukarki. Zobaczcie sami jak to wygląda… Jak widać zameczek został podzielony na komponenty, które po wydrukowaniu zostały połączone w całość.

 

Naszym zdaniem, to co robi Rudenko wygląda bardzo obiecująco. Patrząc na wydrukowane ściany jego zamku, uwagę zwracają brzydkie prążki (chociaż i tak są równe), przez co zameczek wygląda jak bunkier. Pamiętajmy jednak, że w przypadku druku domu, jest to stan surowy, który następnie pokrywa się tynkiem i np. ociepleniem. Taki dom finalnie, tj. po wykończeniu, w zasadzie nie będzie różnił się od domu wykonanego metodą tradycyjną. Dodatkowo, druk 3D daje możliwość zaprojektowania ścian tak, aby miały bardzo dobry współczynnik izolacyjności. Wyobraźmy sobie cegłę, wykonaną w tradycyjnej technologii, lecz mającą tylko ściany zewnętrzne. Taka cegła szybko rozpadnie się podczas transportu, ale przy druku 3D całych ścian, możemy mieć obrys ściany z pustą przestrzenią w środku. Ponieważ zamknięte powietrze jest najlepszym izolatorem, druk 3D ma zdecydowaną przewagę nad technologiami tradycyjnymi. To trochę tak, jak w przypadku nowoczesnych okien z szybami zespolonymi, pomiędzy którymi jest obojętny gaz (który zastępuje powietrze, w celu ograniczenia rozwoju organizmów żywych).

Łapiecie ? 🙂

No dobrze, to jak będzie się budować domy w niedalekiej przyszłości? Naszym zdaniem sam proces budowy drukowanego domu można będzie wyobrazić sobie następująco. Wybieramy projekt domu, następnie przyjeżdża ekipa i robi podstawę domu z betonowej płyty monolitycznej oraz niezbędne przyłącza. Potem przyjeżdża drukarka 3D i w 2 dni mamy stan surowy. Dalej dach, okna, instalacje, wykończenie, itp. Dom energooszczędny 80m2 w 2-3 miesiące do stanu deweloperskiego ? Czemu nie ?…

Niestety każda róża ma swoje kolce i jest dość istotny problem administracyjny, związany z otrzymaniem odpowiednich pozwoleń, potrzebnych do budowy drukowanego domu. Wyobrażacie sobie dzisiaj minę architekta z urzędu, któremu złożycie wniosek lub zgłoszenie budowy drukowanego domu ? 😉 Takie wrażenie może być bezcenne :), ale też mocno dołujące… Drukowanie 3D domów, na obecną chwilę raczej nie jest „certyfikowaną metodą budowlaną”, więc przygotujcie się, że będzie dużo pracy papierkowej, włącznie z zatrudnieniem dobrego prawnika.

Ok, wróćmy teraz do konstrukcji samej drukarki. Rudenko zbudował ją na podstawie projektu RepRap i jest to typowa drukarka 3D w układzie kartezjańskim, ze sterownikiem RAMPS. Oczywiście drukarka ma swoje gabaryty, większe silniki, przekładnie, napęd łańcuchowy i inne bajery :), ale z pewnością największym wyzwaniem i sercem w tejże konstrukcji jest sam ekstruder. Planów tego urządzenia na pewno przez jakiś czas nie poznamy, nie mówiąc o składzie mieszanki betonowej. Fragment konstrukcji drukarki autorstwa Andrey’a widoczna jest na poniższym filmiku.

Ostatnio, w wiodących mediach popularne stały się zajawki artykułów podnoszące poczytalność, nie mające wiele wspólnego z samym artykułem. To może powinniśmy zacząć tak: Uwaga deweloperzy i cegielnie ! Nowy diabeł na rynku ! Wielu straci pracę ! Spokojnie… 🙂 Rudenko i my także wierzymy, że drukowane domy za pomocą drukarek 3D, pewnego dnia staną się normą, a co za tym idzie, zmniejszą ilość pracy potrzebnej na miejscu. Nie oznacza to jednak nagłych masowych zwolnień i upadłości. Naszym zdaniem dotychczasowe techniki i materiały (nawet cegły) jeszcze długo będą mieć swoje zastosowanie. Oczywiście nowa technologia zapewni bezpieczniejszy i bardziej komfortowy proces budowlany, pozwalając jednocześnie na większą elastyczność architektury. Niestety, w wielu przypadkach trzeba będzie się przekwalifikować. Pracownicy budowlani będą musieli pozyskać nowe kompetencje (np. z druku 3D). Głęboko wierzymy, że w „budowlance” będzie wówczas nie tylko szybciej ale i przede wszystkim taniej, co pozwoli na łatwiejszy dostęp do własnego mieszkania czy nawet domu. Kredyty na domy wydrukowane w 3D będą też naszym zdaniem bardziej dostępne ze względu na finalną cenę budowy.

Zatem cierpliwie poczekajmy na nowe podejście w budownictwie, o ile ktoś tego nie popsuje, wprowadzając jakieś prawne ograniczenia i wymogi.

Wszystkie zdjęcia zostały użyte jedynie w celach informacyjnych i są własnością ich autorów.