Как 3D-печать движет устойчивое строительство с инновационными материалами

Строительная 3D-печать видела множество отличных инициатив за последние годы: от дронов-печатателей до массивных кабельных машин с бесконечной зоной постройки. Однако переход строительства на новый уровень — не только улучшение «железа», но и входных материалов. Не секрет, что стройка — одна из самых отходообразующих отраслей, крупнейший потребитель ресурсов. Хотя 3D-печать снижает уровень отходов, она также открывает возможности в новых, инновационных материалах.

Простое применение старых цементов и методов может понравиться некоторым в строительстве, но представление пути вперед с устойчивыми, дешевыми и экологически чистыми автоматизированными операциями может принести что-то по-настоящему революционное. В конце концов, 3D-печать дала множество материальных возможностей мануфактуре — почему не посмотреть на её потенциал в изменении строительных блоков наших домов, офисов и, может быть, когда-нибудь целых городов.

Дом за $1000 от WASP

Рисунок 1 предоставлен WASP

Хотя не на 100% устойчивый, и учитывая, что коммерческая версия может стоить значительно больше $1000, проект Gaia от WASP все равно представляет интересное предложение для строительных возможностей с новыми материалами. Дом ультра-дешев: ~$1000 за материалы. Может стать ключевым решением жилищного кризиса и снизить цены стройки для следующего поколения.

Проект Gaia использует земляно-рисовую смесь, в то время как бетон составляет основные фундаменты, а крыша — в основном древесина. WASP продемонстрировала процесс постройки только каркаса, поэтому с электричеством, освещением и сантехникой строителям все равно придется учитывать материалы и труд. Тем не менее, чудо, что каркас стоит как флагманский смартфон, демонстрируя, как далеко зашла аддитивная технология.

«Gaia представляет пример сниженных затрат, особенно если сравнивать с термическими характеристиками, которые обычно достигаются только традиционными системами», — раскрыл Массимо Моретти, CEO WASP. «В данный момент компания оценивает все возможности для входа на строительный рынок. Вероятно, самая надежная стратегия — строительная служба с участием нашей команды в возведении стен.»

Торфопечать как альтернатива бетону

Торф состоит в основном из разложившегося растительного материала, родного для многих влажных зон и болот. Как натуральный материал, он имеет потенциал дешевой альтернативы цементам, с предполагаемым снижением затрат до 90%. Неудивительно, что исследователи Тартуского университета (Эстония) раскрыли этот способ, ведь торф составляет 20% территории Эстонии.

Может беспокоить: не приведет ли это к разработке торфяников для агрессивных промышленных стройок? Не бойтесь: используется только верхний более сухой слой торфа и отходы вроде золы горючего сланца как основной связующий агент (предотвращает щелочность, накапливающуюся из-за влажности). Что делает материал еще более желанным — мало нужды в утеплителе, наполнителе или шумоизоляции благодаря герметичности конструкции.

Также дешево в строительстве: исследователи оценивают €5000 за 3D-печать внешнего каркаса дома 100–150 кв.м. Это 1/10 стоимости традиционных техник.

Конопляное строительство: печать для утепления и панелей

Хотя перезащитники легализации утверждают, что конопля — чудо-материал для всего, они могут немного преувеличивать. Многие цитируют «гемпкрет» как лучшую альтернативу бетону, но приговор еще не вынесен: более высокая цена (зависит от региона), низкая плотность и отсутствие несущей способности. Однако сама конопля имеет плюсы, делающие её идеальной для отдельных частей домов.

Австралийская конопляная компания Mirreco — лучшая иллюстрация. Их 3D-печать использует конопляную биомассу для фабрикации строительных панелей домов. Специализированные машины Mirreco обрабатывают целое конопляное растение, разделяя его на различные продукты, давая много биоразлагаемых опций для стройки.

Конопля универсальна: может давать волокнистые материалы для веревок и сумок или сжиматься в твердую массу для панелей и утепления. Проект в разработке, но Mirreco нашли партнера в Arcforms, желающем продемонстрировать потенциал конопляной биомассы в строительстве застройкой домов. Также способствует выращиванию растений, удерживающих углерод в атмосфере — дополнительная выгода.

Бамбуковые композиты вместо древесины

Био-производные материалы могут дать уникальную текстуру для дизайна и быть легко доступным сырьем для многих проектов. Бамбук, например, растет быстро в широком диапазоне климатов, некоторые виды >1 м в сутки. Он накапливает на 35% больше массы на гектар, чем эквивалентные деревья, и является натурально органическим продуктом, не требующим удобрений или пестицидов.

«У бамбука интересные свойства и мы можем получить большой объем», — сказал ученой Соydан Озкан из отдела материаловедения и технологий Oak Ridge National Laboratory. Проект использовал ~4500 кг материала, став крупнейшим заказанным DesignMiami.

Помимо бамбука, есть тонны других натуральных сырьевых баз для лучшего использования 3D-печатанных форм, дающих дешевые и устойчивые альтернативы текущим материалам. С вырубкой лесов, углеродными выбросами и небиоразлагаемыми отходами, ставшими большими проблемами, пришло время думать (и действовать) иначе!

Изображения предоставлены WASP, Эстонской торфяной ассоциацией, Mirreco и Oak Ridge National Laboratory.