Trimatis (3D) spausdinimas dar neseniai buvo tarsi žaidimas – pradėta nuo mažų detalių spausdinimo. Bet dabar ši technologija jau naudojama spausdinti beveik viskam, pradedant metalinėmis dalimis, baigiant namais. Statybų procesą keičiantis 3D spausdinimas leidžia statyti greičiau, tvirčiau bei efektyviau. Tai yra neišvengiama statybos ateitis, kurioje pagrindinis dėmesys skiriamas statybų proceso, medžiagų ir darbų tvarumui.
Daug kas vis dar mano, kad tai, kas spausdinama 3D, yra sukurta iš pigaus plastiko. Tačiau 3D būdu kuriamų namų konstrukcijoms jau anksčiau pradėtas naudoti tvirtas betono mišinys, kurį po sluoksnį lieja milžiniški 3D spausdintuvai, suformuojantys viską, pradedant 3D namų pamatais ir sienomis. Iš esmės taip spausdinto namo konstrukcija gali būti grynas betonas. Pavyzdžiui, Belgijos bendrovė „Kamp C“ sukūrė didžiausią pasaulyje 3D spausdintuvą dviejų aukštų namui pastatyti, kurio matmenys yra stulbinami – 9,75 metro. Šis spausdintuvas pagamino 3D kelių aukštų konstrukciją, naudodamas betoną.
Pietų Kalifornijoje kuriama pirmoji pasaulyje 3D spausdintų pasyviųjų namų bendruomenė, tačiau tai ne pirmieji spausdinti namai. Daugybė kitų namų jau išspausdinti 3D technologija iš molio ir betono mišinių.
Visa bendruomenė – spausdintuose būstuose
Naudojant 3D spausdinimo technologiją, Pietų Kalifornijoje (JAV) statomas visas namų kvartalas „Rancho Mirage“. Tai bus 15 tvarių namų gyvenvietė, kurios naujakurių išmanieji ir pasyvieji būstai bus išspausdinti, naudojant 3D technologiją.
Šį projektą plėtojanti Kalifornijos įmonė „Mighty Buildings“ sukūrė patentuotą 3D spausdinimo technologiją ir specialią naują medžiagą LSM. Šis slaptas spausdinimo proceso ingredientas yra patentuota sintetinė termoreaktyvaus kompozito medžiaga, vadinama „Light Stone Material“ (liet. lengvojo akmens medžiaga), kuri sukietėja veikiama UV spindulių. Ji pakankamai tvirta, kad išlaikytų savo svorį spausdinant horizontalias linijas, o tai supaprastina vientisų konstrukcijų spausdinimo procesą.
Bendrovė pirmiausia pasiūlė lenktos kriauklės formų sienų namą, bet dabar jau projektuoja bet kokios formos namus ir gali sukurti bet kokią norimą išvaizdą, pradedant tipinėmis fasado dailylentėmis ir baigiant dekoratyviais raštais. Naujoji medžiaga ir technologija leidžia įmonei maždaug per 24 valandas 3D spausdintuvu išspausdinti didžiąją dalį 100 kv. m namo konstrukcijos. Namo plotas gali siekti ir 200 kv. m ir daugiau.
Iš anksto išspausdinti sienų skydai pristatomi į statybų aikštelę ir namai surenkami vietoje, skydus pritvirtinant prie plieninių karkaso rėmų. Tereikia konstrukcijas sumontuoti ant pamatų ir įrengti komunikacijas. Apdailos darbai atliekami statybos vietoje. Kiekviename standartinio modelio name bus įrengti trys miegamieji, du vonios kambariai ir baseinas. Visą jiems reikalingą energiją generuos saulės baterijos, įrengtos ant plokščių stogų. Šiuose namuose taip pat bus integruotos išmaniojo namo sistemos, užtikrinančios sveiką ir kokybišką patalpų orą, vandens filtravimą bei nuo paros ritmo priklausantį apšvietimą.
Derinant pramoninę gamybą, 3D spausdinimą ir skydines konstrukcijas, palyginti su tradiciniais statybos metodais, apie 99 % sumažėja atliekų ir kelis kartus sutrumpėja statybų terminai. Šį projektą plėtojančios įmonės „Mighty Buildings“ ir „Palari Group“ tai vadina nauja namų statybos era ir planuoja statyti tvarius, individualius išmaniuosius vienos šeimos namus Kalifornijos priemiesčiuose ir net išplėsti savo veiklą į didesnes surenkamųjų namų gamyklas visame pasaulyje.
Apvalūs namai iš natūralaus molžemio
Neseniai sukurta pirmoji 3D spausdinta konstrukcija iš visiškai natūralios, perdirbamos ir anglies dvideginio požiūriu neutralios medžiagos – natūralaus molžemio. Naudojant kelis 3D spausdintuvus, sinchronizuotai dirbančius vienu metu, Ravenos provincijoje, Italijoje, buvo pastatytas, kitaip tariant, nulietas apvalus pastatas. Tai bendras architektų studijos „Mario Cucinella Architects“ (MC A) ir 3D spausdinimo įmonės specialistų WASP kūrinys. Projektas pavadintas TECLA nuo žodžių „Technology“ ir „Clay“ (liet. molžemis) derinio. Siekiama tvariai skaitmeninei statybai maksimaliai panaudoti vietos dirvožemį.
Šiam projektui įgyvendinti prireikė 200 valandų spausdinimo, 350 sluoksnių 12 mm medžiagos, 150 km ekstruzijos gijos, 60 kub. m molžemio. Statinį sudaro du kupolai, kurie atstoja ir laikančiąsias konstrukcijas, ir stogą, ir fasadą. Taip supaprastinamas projektas, sumažinamas energijos išteklių poreikis ir sutrumpinamas statybų laikas. Iki šiol 3D pastatų spausdinimas buvo orientuotas į atskirų dalių ir elementų gamybą. Tačiau šiuo atveju buvo naudojama programinė įranga, kuri gali optimizuoti dviejų spausdinimo „rankų“ judesius, kad jos galėtų veikti vienu metu, išvengdamos susidūrimų.
Ši modulinė, daugiapakopė sistema gali būti sukonfigūruota pagal konkretų dizaino projektą, o tai reiškia, kad šios technologijos galimybės galėtų būti išplėstos dar sudėtingesniems projektams. Kaip aiškina jos kūrėjai, kiekvienas įrenginys spausdina 50 kv. m ploto detales, todėl per kelias dienas galima pastatyti, kitaip tariant, nulieti bet kokios formos atskirus gyvenamuosius modulius.
Taigi namas gali būti žiedžiamas kaip puodžiaus keramika arba lipdomas kaip vapsvos kolbos formos lizdas iš dumblo rutuliukų. Remiantis šiuo prototipu, ateityje bus kuriamas vis efektyvesnis tvarus būstas, kuris demonstruos pokyčius architektūros srityje, tenkins žmonių poreikius ir saugos Žemę dėl naujų technologijų taikymo.
Pasiūlė išspausdinti Paryžiaus Dievo Motinos katedrą kopiją
Nyderlandų bendrovė „Concr3de“ anksčiau siūlė 3D technologijomis atstatyti nuo gaisro smarkiai nukentėjusią Paryžiaus Dievo Motinos katedrą, naudojant jos pačios gaisro liekanas ir nuodėgulius, t. y. mišinį, panašų į ugnies paliktus pelenus po gaisro, bei specialų 3D spausdintuvą. Šis procesas galėtų paspartinti rekonstrukciją ir sumažinti jos išlaidas. O ši technologija esą užtikrintų, kad naudojant jos pačios pelenus rekonstruota šventovė būtų „daugiau nei paprasta kopija“.
Naudojant 3D spausdintuvą ir gaisro nuodėgulius bei kitas medžiagų liekanas, taip pat būtų galima išspręsti kai kuriuos pastato atkūrimo iššūkius. Pavyzdžiui, kilo klausimų, kaip pakeisti milžiniškas ąžuolo sijas, laikiusias katedros stogą. Taigi 3D spausdinimui būtų naudojami milteliai, pagaminti iš degėsių pelenų bei pažeisto kalkakmenio, ir nulietos tikslios stogo ąžuolinių sijų kopijos. Ugnies palikti pelenai ir nuodėguliai taptų fizine istorinio pastato rekonstrukcijos dalimi, sujungiant senas jos medžiagas su naujomis gamybos technologijomis, taip atiduodant pagarbą katedros istorijai ir jos pelenams. Be to, ši technologija yra greitesnė ir pigesnė už tradicinius metodus bei naudingesnė aplinkai.
Kaip pavyzdį „Concr3de“ iš siūlomos medžiagos 3D spausdintuvu atkūrė vienos iš 16 garsiųjų Dievo Motinos katedros fasadą puošusių mitinių būtybių gargolų kopiją.
Spausdintuve – medienos granulės
3D dizaino pramonė dabar gali pasukti dar tvaresne linkme, 3D spausdinimui naudodama medieną. Kolumbijos universiteto mokslininkai sukūrė medienos granulių, skirtų 3D spausdinimui, gamybos metodą. Pagamintose granulėse pavyko atkurti medieną iki smulkiausių vidinio grūdėtumo detalių. 3D spausdinimas anksčiau buvo ribotas dėl galimybės atkurti vidines struktūras, ypač imituojant organinių medžiagų sudėtį. Tai susiję su šiuolaikinių 3D spausdintuvų galimybėmis.
Mokslininkų komanda paėmė itin plonų alyvuogių medienos gabalėlių ir padarė didelės raiškos skaitmenines kiekvieno gabalėlio nuotraukas. Vaizdai buvo siunčiami į spausdintuvą, galintį spausdinti smulkiausias medžiagos detales ir spalvas, naudojant vokselius (vokselis – tūrinis elementas, reprezentuojantis patį mažiausią galimą diskretizuotos trimatės erdvės elementą – red.). Svarbu tai, kad vokselis apibrėžia 3D būdu išspausdinto paviršiaus dydį. Spausdinama buvo tokiu pat plonu sluoksniu. Ši strategija leido atkurti visiškai naują medienos granulės vidinį grūdėtumą. Mokslininkai užšaldė galutinį 3D išspausdintą gaminį skystame azote. Galutinis atspausdintas objektas ir savo išorine išvaizda, ir vidiniu spalvų modeliu buvo labai panašus į tikrą medienos granulę.
Biurų pastatas pirmasis atskleidė galimybes
Dubajuje jau penkerius metus stovintis „Ateities biuras“ yra pirmasis 3D spausdintas biurų pastatas. Didžioji jo dalis buvo išspausdinta 3D spausdintuvu, kuris per 17 dienų iš cemento mišinio nuliejo pagrindinę konstrukciją. Kiti mobilieji 3D spausdintuvai gamino mažesnes dalis, iš kurių konstrukcija buvo sumontuota statybos vietoje. Išspausdintame vieno aukšto, 250 kv. m ploto statinyje yra keli darbo kambariai ir vonios kambarys. Įgyvendinti projektą 2016 m. užtruko maždaug šešis mėnesius ir manoma, kad jis kainavo perpus mažiau nei statytas tradiciniu būdu. Šis projektas parodė 3D spausdinimo galimybes – kaip toks metodas sumažina statybų išlaidas ir sutrumpina laiką.
Taigi 3D namai gali būti naujoviški ir tvarūs. 3D spausdinti skydiniai namai ilgainiui pakeis lentų ir plytų konstrukcijas. Tokia statyba ne tik tvaresnė ir efektyvesnė už tradicinius metodus, bet ir leidžia namus pastatyti bei projektuoti daug greičiau, be to, puikiai tinka išmaniesiems ir pasyviesiems pastatams.
