Zdroj: Icon

3D tisk jako budoucnost stavebnictví. Tisk staveb v Česku může začít už příští rok

Věci chytřetéma 7 a více min čtení

Domy postavené s pomocí 3D tisku většinou přitáhnou i pozornost i lidí, které architektura nezajímá – žádné ostré hrany, jednoduché linie, některé připomínají futuristické představy bydlení, jiné spíš Hobitín nebo obrovská hnízda mravenců. Zajímavější než vzhled, je ovšem fakt, že vznikly nezvykle rychle. To proto, že místo dělníků je stavělo obrovské rameno 3D tiskárny. Zatím to jde ztuha, ale na vývoji tisku domů se usilovně pracuje i v Česku.

Líbí se vám článek? Sdílejte ho:

Domy postavené s pomocí 3D tisku většinou přitáhnou i pozornost i lidí, které architektura nezajímá – žádné ostré hrany, jednoduché linie, některé připomínají futuristické představy bydlení, jiné spíš Hobitín nebo obrovská hnízda mravenců. Zajímavější než vzhled, je ovšem fakt, že vznikly nezvykle rychle. To proto, že místo dělníků je stavělo obrovské rameno 3D tiskárny. Zatím to jde ztuha, ale na vývoji tisku domů se usilovně pracuje i v Česku.

Související článek

Udělejte si místo v kuchyni. Přicházejí 3D tiskárny na jídlo

Rameno 3D tiskárny se pohybuje sem a tam v přesně daných sekvencích a nanáší materiál. U klasických tiskáren je to například inkoust. U 3D strojů nejčastěji plastová hmota, která se vrstvu po vrstvě přeměňuje v sošku nebo třeba ve váš budoucí kloub. 3D tiskárna jídla je ale jiná. Jaká je její budoucnost, na tom se odborníci nemůžou shodnout. Každopádně vám je už teď schopná připravit oběd. Jestli nemáte tak velké nároky a chcete technologii jen vyzkoušet, máme pár tipů, kde ji v Česku najít.

3D tisk v českém stavebnictví se připravuje stranou toho největšího zájmu, zato ale dlouhodobě. Na Technické univerzitě v Liberci jsou téměř v půlce čtyřletého projektu, jehož výsledkem by mohly už příští rok mohly být vzorky stavebních konstrukcí. Použití 3D tisku totiž není tak snadné, jak by se mohlo zdát.

„Protože se problematikou 3D tisku budov a stavebních konstrukcí zabýváme komplexně – počínajeod návrhemu unikátního robotického zařízení včetně softwaru, navigace, tiskové hlavy, tiskového materiálu, logiky postupu tisku větších budov až po řešení tištěných stavebních konstrukcí a návrhy tištěných budov –, je pokrok v jednotlivých oblastech projektu různý,“ vysvětluje Jiří Suchomel z Fakulty umění a architektury Technické univerzity v Liberci, který projekt vede. Přesto by se zmíněné vzorky, tedy součásti budoucí stavby, mohly tisknout už na jaře.

Tři patra za dva měsíce

Konečný výsledek projektu vypadá zhruba takto: na pozemek, kde má dojít ke stavbě, přijede robot s velkým ramenem, jímž bude protékat materiál pro stavbu. Robot by jej měl „vyplivnout“ rychlostí dvanáct metrů krychlových za minutu. Stavba má sice má trvat relativně dlouhých šedesát tři dní, z toho jich ale samotný tisk jich zabere jen dvacet. Se zbytkem se počítá na manipulaci, montáž a tuhnutí.

Stroj bude vědět, co a jak má stavět, bude se schopen sám na stavbě navigovat, a především, bude umět tisknout třípodlažní dům. To přitom vůbec není obvyklý úkol. Pokud doteď někdo s 3D tiskem staveb experimentoval, nejčastěji volil jednopodlažní budovu, kterou pokryl netištěnou střechou. Právě střecha je totiž pro mnoho projektů nepřekonatelný problém. Pokud na sebe tisknete vrstvu po vrstvě stěny, dá se ještě očekávat, že materiál uschne, ztuhne, a bude držet. Jenže jak pokrýt plochu vodorovně? Dosud se tato část buď z 3D tisku úplně vynechává, nebo se po vytištění na stavbu teprve přemíisťuje. Ale ani to není jednoduché – betonová střecha váží hned několik tun. A to jen v případě, že je odlehčená.

Není to ale jediný zádrhel. To, nad čím odborníci nejčastěji přemýšlejí, je samotný materiál pro stavbu. Obvykle je nejjednodušší pracovat s materiály na bázi betonu, protože ten sám o sobě nestačí. Jsou totiž potřeba vlastnosti, které se vlastně navzájem vylučují. Materiál musí být dost dlouho tvárný – aby se od míchačky dostal k tiskové hlavě. Ale pak zas rychle tuhnout, protože jinak by se výsledek tisku deformoval. „Jeho výsledná pevnost navíc musí být navíc dostatečná pro tenkostěnné konstrukce, které chceme tisknout,“ dodává Suchomel.

Rychle, levně, udržitelně

Vzhledem k technologické náročnosti tak nelze čekat existenci hromady plánů na jednoduché, rychlé a levné domy. Zatím se tato budoucnost pomalu vkrádá do ulic měst prostřednictvím menších věcí. Třeba v Českých Budějovicích se lidé až do konce října kochali pohledem na vytištěné květníky nebo usedávali na lavičku, která byla výsledkem práce robotického ramena.
Do veřejného prostoru je v jihočeské metropoli umístila vědecko-umělecká skupina Scoolpt pod vedením sochaře Michala Trpáka, který moderní technologii vnímá velmi přírodně. Betonové sochy a objekty Scoolpt tak připomínají spíš kapku, vlny na vodě nebo ležícího člověka. A ukazují, že nejen v uměleckých kruzích může mít 3D tisk ještě jedno lákadlo: tady se technologie prezentuje jako cesta, která vede k cíli nejen rychle, ale i udržitelně. Z betonové směsi vznikly stoly, židle, sochy i obaly na květiny bez zbytečného odpadu.

Další podobné projekty skupiny Scoolpt byly spíš na oko: obrovská písmena „BUDĚJCE“ nebo logo pro akci Future Port Prague. Na druhou stranu toto jsou ty objekty, které si lidé můžou nejjednodušeji osahat. Příště by se jim to mělo povést na jaře v Praze, kam Scoolpt své skulptury přidá. Dosažitelný cíl je ale ještě zajímavější: chce vytisknout rovnou celý dům.

Možná vypadají dosavadní výsledky jako maličkost, ale už realizované objekty jsou spíš něco jako cílová rovinka celého stavebnictví budoucnosti. Slouží například jako testovací produkt pro volbu ideálního složení směsi pro tisk. Zjistilo se tak, že fungují směsi, které obsahují umělá vlákna. „Jsou vhodná pro odbourání mikroskopických trhlin, které jinak vznikají při tvrdnutí a smršťování vytištěného objektu. Další jejich funkcí je větší kompaktnost materiálu při tisku, a nakonec i vyšší statická pevnost objektu po vytvrzení,“ vysvětluje Michal Trpák.

Plastové domy

Než se architekti stojící za Scoolpt přesunuli k betonu, začali s plastem a jeho přetvoření v „krmivo“ 3D tiskáren. Architektka a spoluzakladatelka Scoolpt Kateřina Nováková se dlouhodobě zabývá hlavně architekturou z odpadu. Na fakultě architektury ČVUT založila výzkumnou skupinu PET MAT a recyklovaný PET jako stavební materiál zkoumá od roku 2014, s čímž jí pomáhá jak univerzita, tak společnost Mattoni 1873. Nejdřív se soustředila na design cihel z PET lahví PET(b)rick, ze kterých se dá stavět drobná interiérová architektura, jako jsou třeba židle či bary. Český pavilon na Expo 2015 v Miláně zdobily právě její plastovo-odpadové lavičky z PETu.

Postupně ale dospěla k tomu, že použití PET lahví nemá ve stavebnictví velký potenciál, a proto svůj projekt nasměrovala jinam – PET lahve po rozmělnění a další úpravě začaly sloužit jako takzvaný filament, což je tisková struna, která slouží jako materiál pro 3D tisk. A v tomto případě se dostavil i obchodní úspěch. Nápad převzala firma EKO MB, která ho převedla do výroby a v současné době vyprodukuje průměrně 2 800 kilogramů filamentu měsíčně. Kupují ho hlavně střední školy a univerzity technického a uměleckého směru.

„Prototyp vlákna z PETu už prošel testováním na širokém spektru 3D tiskáren a osvědčil se. Jsme z něj schopni vyrobit bez větších potíží i složité tvary,“ říká Ondřej Dvořák, majitel EKO MB. Že může jít o zajímavý stavební prvek i pro 3D tisk větších objektů, dokazuje skutečnost, že z něj PET MAT vystavěl vánoční sochy andělů pro Jindřichův Hradec.

Tištěné konstrukce mimo zákon

Když Michal Trpák se svými pomocníky tiskl na Future Port Prague obrovské logo akce, konstrukci zpevňoval ocelovou výztuží. To je ostatně klasický postup i u běžných staveb, které vznikají z betonu. V Liberci předpokládají, že tažené části budou potřebovat ocelová, skleněná, karbonová, ale třeba možná ještě úplně jiná vlákna, která na konstrukci potečou společně s betonovou směsí. „Kromě toho, že každá oblast našeho projektu má své vlastní problémy, řešíme mezi nimi celou řadu dalších souvislostí,“ vysvětluje Jiří Suchomel, jenž předpokládá, že první příklady experimentálního užití 3D tisku pro stavební účely se v souvislosti s postupně rostoucí mírou kvality, velikosti a složitosti vytištěných produktů u nás objeví během několika let.

I v případě, že se všechny technologické problémy s 3D tiskem vyřeší, dělníci na stavbách se o svou práci v dohledné době bát nemusejí. Robotické rameno sice nakonec může být pro mnoho staveb rychlejší a levnější, jenže začátek skutečné stavební revoluce je třeba hledat spíš na papíru. Zásadní překážkou je totiž aktuálně legislativa.

Stavební předpisy vytištěné prvky totiž vůbec neznají, a nikde je tedy nezmiňují. Ani v části, která vypočítává, co budovu vlastně drží, tedy co je jejím nosným prvkem. Dokud ve výčtu tištěné konstrukce nebudou, takovou stavbu nemůže nikdo schválit. Obejít to zatím jde jediným způsobem: vytisknout dům, který bude oficiálně držet alespoň pár klasicky postavených zdí.

Líbí se vám článek? Sdílejte ho:
link odkaz
Reklama