Domy i mosty. 3D tisk se dostává do veřejného prostoru
Tištěné domy a prvky dopravní infrastruktury se na přelomu tisíciletí zdály utopií, nyní se ovšem používají čím dál častěji kvůli úspoře času i materiálu. Kde využívají 3D tisk pro stavbu ekonomicky méně náročného bydlení a jak se vyvíjejí materiály používané k tisku?
3D technologie se v oblasti stavebnictví začíná prosazovat už několik let. Má totiž hned několik výhod – rychlost realizace, geometrickou stabilitu prvků, volnost v navrhování komplikovaných tvarů, úsporu materiálu a v konečném důsledku i možný pozitivní vliv na životní prostředí.
Díky zapojení strojové práce, kdy naprogramované tiskové hlavy vytvářejí vrstvy materiálu, lze podle výzkumů Tsinghua University School Of Architecture ušetřit až třetinu času oproti konvenčním výrobním metodám a materiálům. Výrobní doba se zkracuje také proto, že stroje mohou pracovat přes noc a stálým tempem. Díky tomu, že tisknutý materiál (nejčastěji beton či nově také ocel) přibývá po vrstvách, lze také využívat nejrůznějších organických tvarů, díky čemuž je snazší zakomponovat např. mosty i do přírodních prostranství a parků.
Na druhou stranu lze takto vytvořit i velmi originální dekonstruktivistické realizace. Skvělé je také to, že 3D tisk šetří materiál, jelikož při něm nevzniká odpad. Navíc se hovoří o tom, že při použití správných tiskových materiálů je možné dosáhnout s 3D tiskem uhlíkové neutrality staveb. Podle vědců z Delft University of Technology by takováto aditivní výroba mohla snížit globální spotřebu energie do roku 2050 až o 25 %.
Řešení bytové krize
Jednou z velkých výhod 3D tisku je řešení otázky celospolečenské bytové krize, kdy má 3D tisk díky své rychlosti obrovský potenciál. Společnosti Apis Cor například uvádí, že dokázala postavit (vytisknout) železobetonový dům v Rusku za méně než 24 hodin.
První pokusy v tomto směru již byly provedeny a aditivním způsobem byla vytvořena čtvrť v Texaském Austinu o 50 domech. Iniciátory této výstavby byla nezisková organizace New Story a stavebně-technologický startup ICON (který již v USA nabízí i tištěné rodinné domy standardní velikosti a prostorné vily).
Faktem nicméně zůstává, že právě železobeton není, co se týče emisí CO2, ideální právě díky používání oceli jako výztuže. Architekti z ETH Zürich ve spolupráci se zaha hadid architects a inženýry z block research group (BRG) proto na mezinárodním architektonickém bienále v Benátkách představili první most vytištěný bez použití železobetonu pojmenovaný Striatus. Most o rozměrech 16 × 12 metrů je vytvořen z betonových bloků, které jsou k sobě montovány na sucho a konstrukčně drží díky přesné geometrii a propočtům přenosu tlaku do patek mostu.
První most z 3D tisku vůbec
Výše popsaná technologie je samozřejmě velkým krokem kupředu, zejména pokud si uvědomíme, že první tištěný most pro pěší a cyklisty vznikl před pouhými pěti lety v nizozemském Gemertu. Byl vytvořen podle návrhu designéra Jorise Laarmana, měří 8 metrů a sestává asi z 800 vrstev železobetonu, které byly na půdě Eindhoven University of Technology tištěny tři měsíce. Další tištěné mosty ze železobetonu na sebe nenechaly dlouho čekat a návrhy nabízely stále zajímavější tvary i větší rozměry.
Nejdelším železobetonovým tištěným mostem byl až do letošního roku most v Šanghaji, který měří 26 metrů a jeho výroba trvala 450 hodin. V letošním roce jej překonal The Bridge Project v nizozemském Nijmegenu s délkou 29 metrů. Projekt byl spolufinancován nizozemským oddělením veřejných prací Rijkswaterstaat a byl realizován podle návrhu Michiela van der Kleye u největší stavební společnosti v Nizozemsku BAM ve spolupráci s Weber Beamix (maltařskou pobočkou Saint-Gobain).
Společnost Summum Engineering poskytla veškeré služby parametrického modelování, klientem byli stavební inženýři projektu Witteveen+Bos. Proces tohoto modelování si můžete pustit na videu.
První tištěný most z oceli
Letošní novinkou je také první most vyrobený ze svařovaného ocelového kabelu. Nachází se nad kanálem Oudezijds Achterburgwal v Amsterdamu, je dlouhý 12,5 metru, v nejširším místě poté měří 6,3 m. Most podle návrhu Jorise Laarmana zhotovila holandská společnost MX3D.
Tisk jako takový trval více jak půl roku a využito na něj bylo přes 1 100 metrů ocelového kabelu (asi šest tun oceli), který byl následně po vrstvách navařen do výsledného tvaru. Celý most byl vytištěn vcelku v bývalé přístavní amsterodamské hale pro stavbu lodí a následně převezen a osazen na místo.
Velkým přínosem tohoto mostu jsou zabudovaná čidla, která vědcům umožní vyhodnocovat data ze senzorů a porovnávat je s digitálním dvojčetem mostu (modelem simulujícím reálné opotřebení stavby), výsledky budou použity pro vylepšení technologie 3D tisku u dalších staveb. Vědce zajímá zejména kvalita okolního vzduchu, koroze materiálu, vibrace, změny teploty, zatížení a pnutí, fungování při změnách klimatických podmínek nebo využívání mostu chodci.
