Airlement: з 3D-друкам лёгкія будаўнічыя матэрыялы з... адходаў

La 3D друк можа ўнесці велізарны ўклад у развіццё аустойлівае будаўніцтва, пачынаючы з магчымасці эксперыментаваць з матэрыяламі, якія раней не выкарыстоўваліся, і тэставаць новыя метады будаўніцтва, здольныя паменшыць спажыванне і выкіды.

Даследчык з в Федэральны політэхнічны інстытут Цюрыха выкарыстоўвалі гэтую аўтаматызаваную тэхналогію для вытворчасці новага ізаляцыйныя элементы лёгкі, цалкам без цэменту, выраблены з мінеральнай пены, атрыманай з прамысловых адходаў. гэта мінеральная пена, які можна паўторна выкарыстоўваць незлічоную колькасць разоў, апрацоўваецца пласт за пластом дзякуючы 3D-прынтару памерам з пакой.

Першы прататып праекта Airlement гэта двухметровая маналітная вуглавая калона, якая складаецца з чатырох сегментаў, надрукаваных на 3D, змацаваных простым растворам і пакрытых белай тынкоўкай без цэменту.

Больш устойлівы цэмент гатовы для будаўніцтва будучыні
Устойлівае будаўніцтва: галоўныя героі сярод зялёных матэрыялаў — грыбы

Устойлівае будаўніцтва і 3D-друк: гэта даследаванне ETH

L 'устойлівае будаўніцтва мае незлічоныя склоны: разв разумныя матэрыялы і новыя метады будаўніцтва, ст выкарыстанне upcycling і паўторнае выкарыстанне рэсурсаў з'яўляюцца асноватворнымі элементамі a новы падыход да канструкцый, прадыктаваных, перш за ўсё, неабходнасцю праектавання і засялення прасторы, спраектаванага ў гармоніі з прыродай.

Больш устойлівымі будынкамі з'яўляюцца тыя, якія дазваляюць заахвочваць a больш рацыянальнае выкарыстанне рэсурсаў дзякуючы энергаэфектыўнасці, але і тыя, якія ім удаецца аб'яднаць экалагічная і сацыяльная ўстойлівасць і якія абяцаюць магчымасць будаваць, не звяртаючыся да вельмі дарагіх працэсаў з пункту гледжання рэсурсаў і энергіі.

У гэтым кантэксце гэта распрацоўка новых матэрыялаў і будаўнічыя метады бяруць на сябе вядучую ролю, здольныя інтэграваць амбіцыі навукоўцаў і патрэбы сусветнага рынку, які, хоць і вельмі разнастайны, больш не можа не спраўляцца з патрэбамі планета ў болю.

Адно з апошніх новаўвядзенняў на гэтую тэму паходзіць адЛабараторыя Arch Tec даследаванняў і робататэхнікі ў ETH, у кампусе Hönggerberg. Вось, даследчык Патрык Бедарф, які працуе ў групе Лічбавыя будаўнічыя тэхналогіі прафесара Бенджамін Дыленбургер, вывучыў метад вытворчасці лёгкія ізаляцыйныя элементы канструкцыі складаных матэрыялаў для памяншэння формы дзякуючы 3D-друку.

Устойлівае будаўніцтва пачынаецца з грамадскіх прыбіральняў: праект у Шры-Ланцы
RESKIN: інавацыйны разумны праект для зялёнага будаўніцтва

Трохмерны прынтэр памерам з пакой

La 3D прынтэр які выкарыстоўваецца Патрыкам Бедарфам, памерам з цэлы пакой: мноства рабатызаваных рук звісаюць з даху галоўнага пакоя лабараторыі Arch Tec, а на зямлі, на працоўных платформах і драўляных скрынях ажываюць дзіўныя істоты, падобныя на пясчаныя скульптуры. .

"Робаты могуць дакладна перамяшчацца ў любую кропку пакоя", - тлумачыць Бедарф. «Мы плануем маршрут і вызначаем, куды і з якой хуткасцю ім трэба рухацца, а таксама колькі матэрыялу павінна выцячы з галоўкі друкаркі, у які час і куды яго трэба адкласці».

З дапамогай гэтай геніяльнай сістэмы даследчык ETH стварыў першы прататып праекта Airlement, a кішачнік маналітная вуглавая дэталь вышынёй два метры, якая складаецца з чатырох сегментаў, надрукаваных на 3D, змацаваных растворам.

I чатыры сегмента калоны лёгкія, іх лёгка падняць уручную, каб паставіць адна на адну: "Будаўнічыя дэталі можна проста надрукаваць на заводзе, даставіць на будаўнічую пляцоўку і размясціць там, дзе патрабуецца", - тлумачыць Бедарф.

"Каб зрабіць кампанент больш трывалым, пустотелый стрыжань можна заліць мінеральнай пенай высокай шчыльнасці, што робіць яго дастаткова трывалым, каб служыць апорнай канструкцыяй». Але наватарствам у праекце Бедарфа з'яўляецца не толькі тэхніка.

Нулявыя выкіды і лепшая якасць жыцця: «Гэта разумны горад»
У Люцэрне першы швейцарскі камітэт па этыцы праектаў Smart City

Airlements, «цагліны», зробленыя з попелу доменных печаў

Каб стварыць Airlements, Патрык Бедарф выкарыстаў a ўстойлівы ізаляцыйны матэрыял вытворчасці ETH спін-оф FenX: адзін мінеральная пена выраблены з перапрацаваных прамысловых адходаў, у прыватнасці з лятучая попел атрыманы ў працэсах гарэння прамысловых даменных печаў.

"Гэты матэрыял ужо прайшоў першы матэрыяльны цыкл і можа проста быць перапрацоўваецца пасля выкарыстання», - тлумачыць Бедарф, крышачы кавалак новага матэрыялу паміж пальцамі: пасля здрабнення пенапласт гатовы да выкарыстання паўторна выкарыстаны.

«Калі частка будынка больш не патрэбна», кажа даследчык, «яго можна цалкам здрабніць і ператварыць у парашок, гатовы да пераўтварэння ў новую пену». І ён цалкам пазбаўлены цэменту, як і тынкоўка, якая выкарыстоўваецца для канчатковай апрацоўкі.

Прыходзіць кожны прататып надрукаваны менш чым за гадзіну і пакідаюць сушыцца на працягу тыдня ў вытворчым асяроддзі пры кантраляванай тэмпературы ад 20 да 28 градусаў Цэльсія і з вільготнасцю 20-70 працэнтаў.

Каб праверыць правільнасць рэгулявання вільготнасць і тэмпература, Патрык Бедарф пабудаваў спецыяльную кліматычную камеру — вялікую празрыстую канструкцыю ў форме шатра, унутры якой робат-прынтар рухаецца па загадзя зададзенай траекторыі.

Такі спосаб вытворчасці, падкрэслівае даследчык, не патрабуе спецыяльнай апрацоўкі высокая энергаёмістасць"Гэта прагрэс у параўнанні з папярэдняй працай з пенапластамі без цэменту, якія трэба было зацвярдзець з дапамогай цэменту або пасля зацвярдзець пры высокіх тэмпературах у печы».

Сюрпрызы хіміі: так пластыкавае смецце становіцца мылам
Забруджванне мікрапластыкам: рашэнне паходзіць ад раслін

Устойлівае і эканамічнае будаўніцтва дзякуючы аўтаматызацыі

Новы метад з дапамогай 3D-друку дазваляе выкарыстоўваць менш матэрыялу: напрыклад, не патрабуе выкарыстання апалубкі для адліўкі, канструкцыі, якую можна выкарыстоўваць толькі часткова і якую сёння можна наўпрост выключыць са спісу неабходных рэсурсаў.

Спалучэнне 3D-друку і робататэхніка дазваляе вельмі эканамічна вырабляць цэлыя часткі будынкаў, зробленых на заказ: «Без аўтаматыкі», - тлумачыць даследчык,Традыцыйныя метады будаўніцтва, якія дазваляюць зэканоміць матэрыялы, вельмі працаёмкія і дарагія, асабліва з-за выдаткаў на працу».

Патрык Бедарф працягне развіццё праекта у супрацоўніцтве з FenX, якая прысвеціць усю вытворчую лінію Airlements: «Мы старанна прааналізуем апорную здольнасць і цеплаізаляцыйныя ўласцівасці», - тлумачыць Бедарф,вызначыць, як гэты матэрыял выконвае ролю элемента сцены ў закрытым памяшканні».

"Інфрачырвоныя вымярэнні», - робіць выснову даследчык,яны дапамогуць нам вызначыць, дзе можна яшчэ палепшыць цеплаізаляцыю і як ліквідаваць любыя слабыя месцы, адрэгуляваўшы шлях друку».

Змена клімату: Швейцарыя ў саюзе з Чылі, Кеніяй і Тунісам
Інавацыйны парк: будучы горад у пустыні ў фармаце Blockchain