Airlement: s 3D tiskanjem lahkih gradbenih materialov iz... odpadkov

La 3D tiskanje lahko veliko prispeva k razvoju atrajnostna gradnja, začenši z možnostjo eksperimentiranja z materiali, ki še nikoli niso bili uporabljeni, in preizkušanjem novih gradbenih tehnik, ki lahko zmanjšajo porabo in emisije.

Raziskovalec iz Zvezna politehnika v Zürichu uporabil to avtomatizirano tehnologijo za proizvodnjo novih izolacijski elementi lahka, popolnoma brez cementa, izdelana iz mineralnih pen, pridobljenih iz industrijskih odpadkov. to mineralna pena, ki ga je mogoče neštetokrat ponovno uporabiti, se obdeluje plast za plastjo zahvaljujoč 3D-tiskalniku velikosti sobe.

Prvi prototip projekta Airlement je dva metra visok monoliten vogalni steber, sestavljen iz štirih 3D natisnjenih segmentov, ki jih drži skupaj preprosta malta in prekrita z belim ometom brez cementa.

Bolj trajnosten cement je pripravljen za gradnjo prihodnosti
Trajnostna gradnja: ... protagonisti gob med zelenimi materiali

Trajnostna gradnja in 3D tiskanje: to je raziskava ETH

L 'trajnostna gradnja ima nešteto sklonitev: razvoj od pametni materiali in nove metode gradnje, uporaba upcyclinga in ponovna uporaba virov sta temeljna elementa a nov pristop do gradenj, ki jih narekuje predvsem potreba po oblikovanju in naseljevanju prostorov, oblikovanih tako, da so v sožitju z naravo.

Bolj trajnostne zgradbe so tiste, ki omogočajo spodbujanje a bolj racionalno uporabo virov zaradi energetske učinkovitosti, ampak tudi tistih, ki jih uspejo združiti okoljska in družbena trajnost in ki obljubljajo, da jih je mogoče graditi brez uporabe zelo dragih postopkov v smislu virov in energije.

V tem kontekstu je razvoj novih materialov in gradbene tehnike prevzamejo vodilno vlogo, saj so sposobne združiti ambicije znanstvenikov in potrebe svetovnega trga, ki, čeprav je izjemno raznolik, ne more več pomagati, kot da bi zadovoljil potrebe planet v bolečini.

Ena najnovejših novosti na to temo izvira izArch Tec Lab raziskav in robotike na ETH v kampusu Hönggerberg. Tukaj, raziskovalec Patrick Bedarf, ki dela v skupini Digitalne gradbene tehnologije profesorja Benjamin Dillenburger, je preučil metodo za proizvodnjo lahki izolacijski konstrukcijski elementi kompleksnih materialov za zmanjšanje oblike zahvaljujoč 3D tiskanju.

Trajnostna gradnja se začne z javnimi stranišči: projekt na Šrilanki
RESKIN: inovativen pametni projekt za zeleno gradnjo

Tridimenzionalni tiskalnik v velikosti sobe

La 3D tiskalnik uporablja Patrick Bedarf, je velik kot cela soba: s strehe glavne sobe laboratorija Arch Tec visijo številne robotske roke, medtem ko na tleh, na delovnih ploščadih in lesenih zabojih, oživijo čudna bitja, podobna peščenim skulpturam .

"Roboti se lahko natančno premaknejo na katero koli točko v prostoru«, pojasnjuje Bedarf. “Načrtujemo pot in določimo, kam in kako hitro morajo potovati, koliko materiala mora priteči iz glave tiskalnika, ob kateri uri in kam ga je treba odložiti.".

S tem genialnim sistemom je raziskovalec ETH ustvaril prvi prototip projekta Airlement, a kolona monolitni kotni kos, visok dva metra, sestavljen iz štirih 3D natisnjenih segmentov, ki jih drži malta.

I štiri segmente stebri so lahki, enostavno jih je ročno dvigniti, da se zložijo enega na drugega: "Gradbene dele je mogoče preprosto natisniti v tovarni, jih prepeljati na gradbišče in postaviti, kjer je potrebno«, pojasnjuje Bedarf.

"Da bi bila komponenta bolj robustna, je lahko votlo jedro ulito z mineralno peno visoke gostote, zaradi česar je dovolj močno, da deluje kot nosilna struktura”. A v Bedarfovem projektu ni inovativna le tehnika.

Nič emisij in boljša kakovost življenja: "To je pametno mesto"
V Luzernu prvi švicarski etični odbor za projekte Smart City

Airlements, "opeke", narejene iz pepela plavžev

Za ustvarjanje Airlements je Patrick Bedarf uporabil a trajnosten izolacijski material proizvaja ETH spin-off FenX: ena mineralna pena izdelana iz recikliranih industrijskih odpadkov, zlasti iz leteči pepel pridobljeno iz procesov zgorevanja v industrijskih plavžih.

"Ta material je že šel skozi prvi materialni cikel in preprosto lahko po uporabi reciklirati«, pojasnjuje Bedarf, medtem ko med prsti drobi kos novega materiala: ko je pena zdrobljena v prah, je pripravljena za uporabo. ponovno uporabljeno.

"Če del stavbe ni več potreben", pravi raziskovalec, "lahko ga popolnoma zdrobimo in zdrobimo v prah, pripravljen za pretvorbo v novo peno". In je popolnoma brez cementa, tako kot omet, ki se uporablja za končno obdelavo.

Vsak posamezen prototip pride natisnjen v manj kot eni uri in pustite, da se en teden suši v proizvodnem okolju, pri nadzorovani temperaturi med 20 in 28 stopinj Celzija in z vlažnostjo 20-70 odstotkov.

Za preverjanje pravilne nastavitve vlažnost in temperatura, Patrick Bedarf je zgradil posebno klimatsko komoro, veliko prozorno strukturo v obliki šotora, znotraj katere se robot tiskalnika premika po vnaprej določeni poti.

Ta način izdelave, poudarja raziskovalec, ne zahteva posebne obdelave visoka energetska intenzivnost: "To je napredek v primerjavi s prejšnjim delom z brezcementnimi penami, ki jih je bilo treba strjevati s cementom ali naknadno strjevati pri visokih temperaturah v peči.".

Presenečenja kemije: plastični odpadki tako postanejo milo
Onesnaženje z mikroplastiko: rešitev prihaja iz rastlin

Trajnostna in ekonomična gradnja zahvaljujoč avtomatizaciji

Nova metoda prek 3D tiskanja vam omogoča porabi manj materiala: na primer, ne zahteva uporabe opažev za vlivanje, strukture, ki jo je mogoče le delno ponovno uporabiti in ki jo je danes mogoče popolnoma črtati s seznama potrebnih virov.

Kombinacija 3D tiska in robotika omogoča zelo ekonomično izdelavo celotnih delov stavb po meri: “Brez avtomatizacije«, pojasnjuje raziskovalec, »Klasični načini gradnje, ki varčujejo z materiali, so zelo zamudni in dragi, predvsem zaradi stroškov dela".

Patrick Bedarf bo še naprej razvijal projekt v sodelovanju s FenX, ki bo Airlementsu namenil celotno proizvodno linijo: “Temeljito bomo analizirali nosilnost in izolacijske lastnosti«, pojasnjuje Bedarf, »ugotoviti, kako ta material deluje kot stenski element v zaprtem prostoru".

"Infrardeče meritve«, sklene raziskovalec, »pomagali nam bodo ugotoviti, kje bi lahko toplotno izolacijo še izboljšali in kako s prilagoditvijo poti tiskanja odpraviti morebitne šibke točke.".

Podnebne spremembe: Švica se je povezala s Čilom, Kenijo in Tunizijo
Inovacijski park: prihodnje mesto v puščavi, oblikovano v blokovni verigi