Ta przełomowa technologia druku 3D pozwala stawiać budynki lżejsze o 70 proc.

Nie od dziś wiadomo, że technologia drukowania betonu 3D to wydajniejsze podejście do konstruowania budynków, a za sprawą nowego osiągnięcia zespołu inżynierów Uniwersytetu Michigan, staje się jeszcze lepsza. Laboratorium DART tego ośrodka naukowego zaprezentowało metodę druku, która pozwala uzyskać ściany o 72 proc. lżejsze niż ich konwencjonalne odpowiedniki.

Jak wyjaśniają badacze, przy drukowaniu 3D betonu zautomatyzowana dysza ekstrudera porusza się po liniach prostych równoległych do podłoża, budując formy na ściany warstwa po warstwie, a następnie puste środki ścian wypełnia się prętami zbrojeniowymi i dodatkowym betonem. Tyle że nie jest to najwydajniejsze podejście, które wykorzystuje więcej betonu niż jest to konieczne, a do tego ogranicza bryły budynków do kilku prostych kształtów.

I tu do akcji wkracza system Shell Wall, który zaczyna pracę od bardzo szczegółowego komputerowego modelu konstrukcji, opierającego się na najbardziej efektywnym rozmieszczeniu materiału potrzebnego do zapewnienia wymaganej wytrzymałości w każdej części budynku. Mówiąc krótko, wykorzystuje potrzebne materiały, tj. beton czy pręty zbrojeniowe, tylko w tych miejscach, gdzie naprawdę są konieczne. 

Kierując się tym modelem, dysza drukująca buduje warstwowe elementy ścienne składające się z zakrzywionych pionowych żeber konstrukcyjnych z cieńszymi zakrzywionymi membranami zajmującymi przestrzenie między nimi. Warstwy betonu niekoniecznie biegną równolegle do podłoża, a podczas montażu każdego elementu pionowe odcinki prętów zbrojeniowych są wkładane do pustych żeber, podczas gdy wewnątrz pustych membran umieszczana jest izolacja termiczna.

Testy na małą skalę wykazały, że w porównaniu z tradycyjnymi ścianami tej samej wielkości zbudowanymi z litego betonu, elementy Shell Wall oferują 72 proc. redukcję masy przy zachowaniu tej samej wytrzymałości konstrukcyjnej.