DUS Architects, Nizozemska

Nizozemsko podjetje DUS Architects je predstavilo 3D-tiskalnik KamerMaker, ki v dobesednem prevodu pomeni »izdelovalec sob«. Podjetje je za namene tiskanja večjih objektov predelalo kontejner za transport v 3D-tiskalnik, ki uporablja tehnologijo ciljnega naganja. V principu gre za povsem enako tehnologijo, kot jo danes uporabljajo odprtokodni 3D-tiskalniki (tehnologija FFF oz. FDM), le v večjem merilu. To pomeni, da je tehnologija povsem razvita, izjemno poceni, poleg tega pa je na voljo vsem že danes. Tiskalnika sicer ni mogoče kupiti v trgovini, vendar je predelava kontejnerja precej enostavna, medtem ko je programska oprema v večjem delu na voljo brezplačno.

Kanček dvoma

Sliši se sanjsko, vendar zidarske žlice nikar še na zavrzite, pivo pa naj za zdaj še ostane v hladilniku. Največja trenutna omejitev je namreč material, ki za izdelavo hiše ni najprimernejši. KamerMaker za 3D-tiskanje uporablja bioplastiko, v kateri je 80% rastlinskega olja. Material se topi pri 170°C, razvijalci pa sicer tudi v prihodnje ciljajo na materiale, ki so trajnostni, biološkega izvora, se topijo pri nizki temperaturi in so relativno trdni ter stabilni. Raziskujejo tudi možnosti tiskanja z recikliranim materialom, predvsem plastiko. Tako kot drugi 3D-tiskalniki, ki se poslužujejo tehnologije ciljnega nalaganja, je s KamerMakerjem mogoče v teoriji tiskati katerikoli material, ki se topi (pri temperaturah, ki niso previsoke) in se nato spet strdi. Pa vendar, bi res želeli živeti obdani s plastiko?
Večji oviri predstavljata tudi čas in dimenzije tiska. Projekt, ki so si ga zastavili nizozemski arhitekti, bo trajal skupno tri leta, čeprav računajo, da bo sama izdelava hiše potekala hitreje od konvencionalnih metod gradnje. Tiskati jo bodo morali v več kosih, saj jim tiskalnik omogoča tisk objektov velikosti do 2,2 x 2,2 x 3,5 m. Precej bolje od namiznih 3D-tiskalnikov, toda še vedno daleč od ideje, da iz sence opazujemo rast naše nove hiše. Šoba, ki tali in nalaga material, je v primerjavi z namiznimi tiskalniki prav tako veliko večja, kljub temu pa lahko pozabimo na misel, da bo naša hiša naslednje jutro že stala.

A vse le ni tako črno

Pa vendar sta čas izdelave in dimenzije tiska zgolj (premostljivi) oviri in nikakor omejitvi. Če so Nizozemci dimenzijsko zmogljivost namiznih tiskalnikov povečali za približno desetkrat, lahko v teoriji dimenzije povečamo še za desetkrat. To sicer kliče po novih težavah in izzivih, povezanih s strojno opremo, toda sama tehnologija to omogoča. Tudi materiali se ves čas razvijajo. Kot smo pisali v članku z naslovom Materiali, ki jih uporabljamo pri 3D-tisku, je že danes na voljo vse od plastike ABS in PLA, pa do najlona in imitacije lesa. Ker gre pri namiznih tiskalnikih za enako tehnologijo kot pri »Izdelovalcu sob«, so vsi te materiali hkrati na voljo tudi za tiskanje hiš. Še več – ciljno nalaganje omogoča tisk česarkoli, torej ne le hiše, temveč tudi pripadajočega pohištva, stolov, omar, jedilnega pribora, obeskov za ključe. To so v živo predstavili marca letos v Amsterdamu, kjer so v proces oblikovanja in izdelave vključili tudi obiskovalce.

KamerMaker je vsekakor zanimiv projekt, ki kaže, da je 3D-tisk večjih objektov in celo stavb povsem mogoč, hkrati pa ne zanemarja futuristične plati tehnologije – tiska celotne hiše skupaj z vso notranjo opremo. Žal so takšne stavbe z vidika varnosti neprimerne za bivanje, kar je posledica materialov, omejenih predvsem na termoplaste, in samega postopka izdelave. Največja prednost je, da tehnologija že obstaja, zato si lahko dizajnerski fotelj ali majhno kolesarnico natisnemo že danes. V katerikoli obliki.

3D-tiskanje hiš na Kitajskem

Če ste se kdaj pogovarjali o 3D-tisku hiš, je vaš sogovornik skoraj zagotovo rekel: »Baje jih Kitajci že tiskajo!« Vaš sogovornik se ni motil, kljub temu pa obstaja dober razlog, zakaj kitajska podjetja še niso preplavila gradbenega sektorja.

Pred nekaj meseci so bili spletni časopisi, blogi in forumi polni slik desetih hiš, za katere se je trdilo, da so bile natisnjene v 24 urah za ceno nekaj tisoč ameriških dolarjev. Zakaj si torej namesto bagrov in orodja za izdelavo hiš raje ne izposodimo 3D-tiskalnika?

Kako deluje

Tiskalnik, širok 10 metrov in visok 6,6 metra, je razvilo podjetje WinSun New Materials, stavbo pa lahko natisne v več delih, ki jih je potrebno sestaviti. Lahko bi rekli, da ima kar nekaj skupnih točk s 3D-tiskalnikom KamerMaker z eno veliko razliko – namesto topljene plastike šoba odlaga mešanico cementa in steklenih vlaken.

Sama tehnologija po svoje ni revolucionarna, saj je postopek tiska tak, kot ga poznamo že pri namiznih 3D-tiskalnikih. Šoba tiskalnika se premika po prostoru in nalaga material, naš tiskani objekt pa počasi raste v višino. Vendar če lahko z namiznim tiskalnikom izdelamo zgolj posamezno plastično opeko, WinSunov tiskalnik izdela celotno steno iz betonu podobnega materiala.

Kje se zatakne

Takšen 3D-tiskalnik ima trenutno dve večji težavi, dobro znani vsem, ki so se kdaj ukvarjali s 3D-tiskom. Prvič se zatakne pri zmanjšani trdnosti objektov, saj se material nalaga v plasteh, zaradi česar je stik med plastmi oslabljen. Trdnost vsakega posameznega dela objekta bi bilo potrebno posebej preveriti, da pa ne zaplujemo v preveč tehnične vode, recimo le, da deli hiš, ki jih natisne WinSunov tiskalnik, niso povsem varni za bivanje.

Druga nadloga je izdelava previsnih delov, kot sta streha in balkon. Če je šoba tiskalnika nekaj metrov v zraku in poskuša odložiti beton, bo ta enostavno zgrmel na tla, podobno kot se zgodi s plastiko pri namiznih tiskalnikih. Slednji problem rešijo s podpornim materialom, ki se po tisku bodisi stopi, bodisi odstrani mehansko, takšno rešitev pa bi malce težje vpeljali v tehnologijo, ki uporablja cement in steklena vlakna.

Kljub temu so se Kitajci spretno izognili obema težavama. Dele hiše namreč 3D-natisnejo ležeče na tleh, nato pa jih postavijo vertikalno in med seboj povežejo. Elegantna rešitev, toda  takšen 3D-tisk lažje primerjamo z izdelavo prefabriciranih elementov v gradbeništvu kot nekaj, kar bo nadomestilo večino gradbene mehanizacije in orodja na gradbišču.

Svetla plat

Največji napredek je zagotovo možnost izdelave različnih oblik konstrukcije, ki bi s klasičnim načinom gradnje vzeli veliko časa, predvsem pa bi bili dražji. Če si želite hišo posebne oblike, vključno z vijugastimi stenami, vas vsekakor čaka svetla in cenejša prihodnost.

In ko smo že pri ceni, je vredno omeniti zmanjšanje stroškov gradnje stavb s 3D-tiskalniki. Potrebne je manj delovne sile, manj časa, prav tako odpadejo nekateri drugi stroški, kot je na primer pripravljanje in odstranjevanje opaža. Konec koncev se je podjetje pohvalilo, da so v enem dnevu izdelali 10 hiš za malce manj kot 5000$. Te številke moramo sicer razumeti bolj kot marketinško potezo podjetja, toda njihova tehnologija je vsekakor napredek v pravo smer.

Pod črto

WinSunov 3D-tiskalnik predstavlja vmesen korak na poti do tistega, kar si vsi predstavljamo pod besedno zvezo »3D-tisk hiš«. Čeprav smo še daleč od tega, da bi na gradbišče pripeljali velik 3D-tiskalnik, ki bi nam s pritiskom na gumb v enem dnevu izdelal celotno hišo, pa so začetki vpeljave 3D-tiska v gradbeništvo spodbudni. Plod kitajskega razvoja je zmožen natisniti dele nosilne konstrukcije, ki jih je potrebno sestaviti, prav tako je potrebno naknadno ročno vgraditi celotno izolacijo, napeljavo in druge elemente. A ker je tehnologija enostavna, hitra in poceni, predvsem pa že delujoča, smo jim pripravljeni pogledati skozi prste, saj smo upravičeno vzhičeni, da 3D-tisk hiš postaja realnost.

Bomo 3D-tiskali hiše? Bomo, tokrat v vesolju.

Dobrodošli v prihodnost.

Tehnologijo, imenovano Contour Crafting (CC), razvijajo na University of Southern Caliornia (USC) v ZDA, ponujala pa bo vse, kar bi si pri 3D-tisku želeli – avtomatizirano gradnjo celotne stavbe od tal do strehe z nosilno konstrukcijo, izolacijo ter električno in vodovodno napeljavo.

Celoten postopek gradnje naj bi potekal izjemno hitro. Razvijalci tehnologije CC ocenjujejo, da bi pri hitrosti izdelave 20 sekund za kvadratni čevelj (0,09 m2) potrebovali 18 ali 19 ur časa in štiri delavce za gradnjo 230 m2 velikega doma.

Stroj, ki je hkrati zidar in vodovodar

3D-tiskalniki danes ponujajo možnost izdelave funkcionalnih objektov, torej objektov, ki so trdni, gibljivi, služijo svojemu namenu in so natisnjeni iz enega kosa. Ni razloga, da ne bi enako pričakovali od 3D-tiska hiš. Na USC so se izziva lotili s hibridnim sistemom 3D-tiskalnika in robotske roke. Prvi bo služil za izdelavo nosilne konstrukcije, medtem ko bo robotska roka sproti vstavlja cevi, polaga ploščice in celo barva stene.

Potencial uporabe takšnega 3D-tiskalnika je velik, vse od tiska zasilnih, nizkocenovnih hiš, pa do komercialnih ter arhitekturno dovršenih objektov. Toda o tehnologiji se z dobrim razlogom govori zgolj v prihodnjiku. Trenutni 3D-tiskalnik z ameriške univerze je približno na takšnem nivoju kot WinSunov. Tiska predvsem posamezne elemente, stene, ki jih kasneje spojimo skupaj. Od kitajskega brata se razlikuje v sicer mnogih pomembnih podrobnostih, kot je na primer glajenje površin sten, s čimer Američani dajejo vtis, da je projekt dolgoročen in ne zgolj hitro narejena reklama.

Leta razvoja

V želji po razvoju ultimativnega 3D-tiskalnika, ki bi dejansko pomenil manjšo revolucijo v gradbeništvu, se poskuša USC povezati z drugimi univerzami. Rezultat so dolga obdobja razvoja, posledica vsakega velikega in zapletenega projekta. Na univerzi se s projektom ukvarjajo od leta 2000, predvidevajo pa, da bo prva enostavna različica 3D-tiskalnika na tržišču v roku dveh let. Slednja bo sicer zagotovo še vedo tiskala posamezne dele in ne bo vključevala napredne robotske roke, vseeno pa se lahko veselimo takšne naprave, ki bo v gradbeništvu sčasoma imela vedno večjo vlogo.

Sodelovati začne NASA

Potencial 3D-tiska gradbenih objektov je očitno opazila tudi NASA. Kolonizacija tujih planetov je že dolgo želja človeštva, v zadnjem času pa se vedno več govori o novih pristankih na Luni, prav tako se resneje pričenjajo priprave za misijo človeškega pristanka na Marsu. Toda za daljše bivanje na tujem planetu so trdni objekti nujni. Gradnja v tako sovražnem okolju je izjemno zahtevna, če ne skoraj nemogoča, hkrati pa si težko predstavljamo, da bi material, potreben za gradnjo, prinesli z Zemlje. Raziskovalci na USC predvidevajo, da bi njihov 3D-tiskalnik uporabljal lokalne materiale, za delovanje pa bi potreboval le majhno ekipo astronavtov.

Pod črto

3D-tiskalnik z ameriške USC kljub počasnejšemu razvoju obljublja veliko. Če danes še ni sposoben izdelati celotne hiše, pa je potencial nizkocenovne in hitre gradnje objektov na kriznih območjih, vsakdanjem življenju ter celo vesolju enostavno prevelik, da bi ga zanemarili. Upamo lahko, da bo konkurenca različnih 3D-tiskalnikov gradbenih objektov pohitrila njihov razvoj, vsekakor pa je spodbudno tudi sodelovanje večjih organizacij in agencij, kot sta NASA in ESA, saj razvijalci sami težko financirajo in ohranjajo pri življenju projekt, katerega razvoj lahko traja več desetletij.

 

Lovro Gorše