Od drukarki do budynku

Przyjmuje się, iż technologia druku 3D została zapoczątkowana przeszło czterdzieści lat temu. Charles Hull złożył wniosek patentowy na swoją drukarkę 8 sierpnia 1984 r., jednak pierwsze prace koncepcyjne były realizowane na przełomie lat 70. i 80. Tworzenie przedmiotów czy większych struktur przy użyciu druku 3D jest efektem zastosowania zaawansowanych technik fabrykacyjnych. Bazują one na opracowanym wcześniej przez projektantów trójwymiarowym modelu, który ma obrazować przyszły kształt drukowanego przedmiotu czy obiektu.

Coraz częściej stosowany w przemyśle druk 3D nie jest już traktowany jako technologia przyszłości, ale nadal jego zastosowanie w kolejnych branżach świadczy o innowacyjności i nie zawsze odbywa się na szeroką skalę. Dziś ta technologia ma zastosowanie w licznych gałęziach gospodarki, w tym w motoryzacji, medycynie, lotnictwie, jubilerstwie, stomatologii czy odlewnictwie.

Od prawie dekady druk 3D jest z powodzeniem wykorzystywany w budownictwie. Ten innowacyjny sposób wznoszenia budynków rozwijają zarówno firmy budowlane i technologiczne, jak również... amerykańska armia, która w 2021 r. „wydrukowała” budynek koszar. Dzięki drukowi 3D z betonu powstają także budynki jedno- i wielorodzinne, biurowe i usługowe, a także konstrukcje mostowe - w Europie i na świecie.

Od prawie dekady druk 3D jest z powodzeniem wykorzystywany w budownictwie. Ten innowacyjny sposób wznoszenia budynków rozwijają zarówno firmy budowlane i technologiczne, jak również... amerykańska armia, która w 2021 r. „wydrukowała” budynek koszar. Dzięki drukowi 3D z betonu powstają także budynki jedno- i wielorodzinne, biurowe i usługowe, a także konstrukcje mostowe - w Europie i na świecie. W Niemczech czy w USA wydrukowane w 3D domy jednorodzinne są już zamieszkane, a w Austrii użytkowany jest pierwszy zrealizowany w tej technologii budynek biurowy.

Druk 3D w polskim budownictwie

Betonowe obiekty „wydrukowane” w 3D powstają również w Polsce. Pierwszym z nich jest dom w Otrębusach koło Warszawy, wykonany przez firmę REbuild Kolejna inwestycja została zrealizowana w podwarszawskim Wyszkowie. Obiekt został wydrukowany bezpośrednio na placu budowy w kwietniu 2022 r. Inwestorem była sieć restauracji McDonald's. a budynek powstał jako jeden z elementów globalnej strategii koncernu. Realizację powierzono firmie REbuild, a materiały potrzebne do przeprowadzenia całego procesu druku dostarczyła firma ATLAS.

Jednocześnie prowadzone są prace badawcze, których efektem jest opracowanie pierwszej w Polsce drukarki 3D wykorzystującej mieszankę betonową. Projekt realizuje Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie. Naukowcy wskazują, że beton z drukarki 3D jest nie tylko oszczędny i ekologiczny. Umożliwi on przede wszystkim zwiększenie skali jego zastosowania w budownictwie, rewolucjonizując cały sektor. ZUT pracuje również nad „szczepionką do betonu”, badając skurcz mieszanek betonowych w technologii druku 3D.

Autorzy projektu deklarują, że opracowane rozwiązania pozwalają na wykonywanie małych i dużych budynków. Dodatkowo powszechne zastosowanie druku 3D z betonu stworzy szansę na uproszczenie i skrócenie procesu budowlanego. Ważną kwestią pozostają również możliwe oszczędności i troska o zrównoważony rozwój.

Największy w Europie

Obecnie trwa budowa największego w Europie obiektu, realizowanego w oparciu o technologię druku 3D z betonu. Projekt realizuje firma PERI w niemieckim Heidelbergu, wykorzystując urządzenie BOD2 firmy COBOD. Budynek będzie miał 600 m2 powierzchni, 54 m wysokości, 11 m szerokości i 3 m wysokości. Inwestycja powstaje z inicjatywy Heidelberg IT Management, dostawcy usług w chmurze. Po zakończeniu realizacji całego przedsięwzięcia obiekt będzie wykorzystywany właśnie na potrzeby nowoczesnych technologii - zostanie w nim zlokalizowany tzw. hotel z serwerami i zapleczem IT.

Budowę rozpoczęto pod koniec marca, a jej zakończenie zaplanowano na lipiec 2023 r. Autorzy projektu podkreślają, że zdecydowali się na skorzystanie z technologii druku 3D z powodu jej zalet: możliwości szybkiego wykonania całej inwestycji, jak również ogromnej swobody w zakresie projektowania. Ich zdaniem wkrótce - dzięki upowszechnieniu tego rodzaju rozwiązań w budownictwie - możliwe będzie szybsze drukowanie m.in. wież turbin wiatrowych, przy jednoczesnej oszczędności materiałów.

Na rzecz gospodarki wodnej

Technologia druku 3D posłuży również polskiej firmie Globtank, współpracującej z Lafarge Polska, aby opracować projekt zbiorników m.in. na wodę pitną. Pozwolą one gospodarstwom domowym na tworzenie efektywnych systemów retencji wody opadowej i mogą być również zastosowane w przydomowych oczyszczalniach ścieków czy biogazowniach. Nie bez znaczenia jest również możliwość wykorzystania ich do magazynowania wody pitnej w krajach z jej niedoborem.

Zbiorniki powstające dzięki drukowi 3D pozwalają maksymalnie zaoszczędzić zasoby, konieczne ich do produkcji. Można w ten sposób zredukować ilość potrzebnego cementu, betonu czy kruszyw, a nawet zrezygnować z zastosowania zbrojeń. Dzięki uzyskaniu atestu Narodowego Instytutu Zdrowia Publicznego - Państwowego Zakładu Higieny, Globtank i Lafarge Polska mogą rozpocząć poszukiwanie inwestorów, zainteresowanych programem pilotażowym.

Innowacje w budownictwie i OZE

Technologię druku 3D rozwijają kolejni producenci cementu i materiałów budowlanych. Górażdże Cement i Skanska podpisały umowę o współpracy, aby rozwijać innowacje w technologiach betonowych i digitalizacji. Jednym z obszarów kooperacji jest właśnie druk 3D, razem z innowacyjnymi produktami betonowymi czy zielonym budownictwem.

Nowe trendy w trójwymiarowym druku z betonu wspiera Cemex. Obie zwycięskie prace, nagrodzone w pierwszej edycji międzynarodowego konkursu CEMEX Förderpreis Beton Beton Central Europe, wyznaczają trendy wykorzystania i dalszej ekspansji druku 3D w betonie - koncentrując się na nowych, bardziej wydajnych i przyjaznych środowisku technologiach.

Lafarge zastosował druk 3D z betonu na potrzeby odnawialnych źródeł energii. Dzięki temu udało się zwiększyć wydajność farm wiatrowych o ponad 30%. Celem przedsięwzięcia było stworzenie tzw. wież hybrydowych. Zastosowanie druku 3D pozwoliło inżynierom skonstruować turbiny wiatrowe nawet 2,5-krotnie wyższe niż obecnie realizowane, a tym samym zwiększyć znacząco ich ostateczną wydajność.