Airlement: dzięki drukowi 3D lekkich materiałów budowlanych z... odpadów

La Wydrukuj 3D może wnieść ogromny wkład w rozwój Azrównoważony budynek, zaczynając od możliwości eksperymentowania z materiałami nigdy wcześniej nie używanymi i testowania nowych technik konstrukcyjnych zdolnych do zmniejszenia zużycia i emisji.

Badacz z Federalny Instytut Politechniczny w Zurychu wykorzystał tę zautomatyzowaną technologię do produkcji nowych elementy izolacyjne lekkie, całkowicie pozbawione cementu, wykonane z pianek mineralnych pochodzących z odpadów przemysłowych. Ten pianka mineralna, który można wielokrotnie wykorzystywać, jest przetwarzany warstwa po warstwie dzięki drukarce 3D wielkości pokoju.

Pierwszy prototyp projektu Airlement to dwumetrowa, monolityczna kolumna narożna, złożona z czterech wydrukowanych w 3D segmentów połączonych prostą zaprawą i pokrytych bezcementowym białym tynkiem.

Bardziej zrównoważony cement jest gotowy do budowy przyszłości
Zrównoważone budownictwo: bohaterowie… grzybów wśród zielonych materiałów

Zrównoważone budownictwo i druk 3D: oto badania ETH

L 'zrównoważony budynek ma niezliczone deklinacje: rozwój inteligentne materiały i nowe metody konstrukcyjne, wykorzystanie upcyklingu i ponowne wykorzystanie zasobów to podstawowe elementy A nowe podejście do budownictwa podyktowanego przede wszystkim koniecznością projektowania i zamieszkiwania przestrzeni zaprojektowanych w harmonii z naturą.

Bardziej zrównoważone budynki to te, które pozwalają zachęcić: bardziej racjonalne wykorzystanie zasobów dzięki efektywności energetycznej, ale także tych, które uda im się połączyć sostenibilità ambientale i sociale i które obiecują możliwość budowania bez uciekania się do bardzo kosztownych procesów pod względem zasobów i energii.

W tym kontekście to rozwój nowych materiałów i technik budowlanych przejmuje rolę wiodącą, zdolną zintegrować ambicje naukowców z potrzebami globalnego rynku, który choć niezwykle różnorodny, nie może już powstrzymać się od stawienia czoła potrzebom planeta w bólu.

Jedna z najnowszych innowacji w tym temacie pochodzi zLaboratorium Arch Tec badań i robotyki na ETH, na kampusie Hönggerberg. Tutaj badacz Patryka Bedarfa, który pracuje w grupie Cyfrowe technologie budowlane profesora Benjamina Dillenburgera, opracował metodę produkcji lekkie izolacyjne elementy konstrukcyjne materiałów o skomplikowanym kształcie redukujących kształt dzięki drukowi 3D.

Zrównoważone budownictwo zaczyna się od toalet publicznych: projekt na Sri Lance
RESKIN: innowacyjny inteligentny projekt dla zielonego budownictwa

Trójwymiarowa drukarka wielkości pokoju

La 3D drukarka używany przez Patricka Bedarfa jest tak duży jak całe pomieszczenie: z dachu głównego pomieszczenia Arch Tec Lab zwisają liczne ramiona robotów, podczas gdy na ziemi, na platformach roboczych i drewnianych skrzyniach ożywają dziwne stworzenia podobne do rzeźb z piasku .

"Roboty potrafią precyzyjnie przenieść się w dowolne miejsce w pomieszczeniu„, wyjaśnia Bedarf. „Planujemy trasę i określamy, dokąd i z jaką szybkością mają jechać, a także ile materiału musi wypłynąć z głowicy drukarki, o której godzinie i gdzie należy go zdeponować".

Dzięki temu genialnemu systemowi badacz ETH stworzył pierwszy prototyp projektu Airlement, a kolumna monolityczny narożnik o wysokości dwóch metrów, złożony z czterech wydrukowanych w 3D segmentów sklejanych zaprawą.

I cztery segmenty kolumny są lekkie, łatwe do ręcznego podnoszenia i układania jedna na drugiej: "Części konstrukcyjne można po prostu wydrukować w fabryce, przetransportować na plac budowy i umieścić w dowolnym miejscu„, wyjaśnia Bedarf.

"Aby element był bardziej wytrzymały, pusty rdzeń można odlać z pianki mineralnej o dużej gęstości, co czyni go wystarczająco mocnym, aby działać jako konstrukcja nośna”. Ale nie tylko technika jest innowacyjna w projekcie Bedarfa.

Zero emisji i lepsza jakość życia: „To inteligentne miasto”
W Lucernie pierwsza szwajcarska komisja etyczna ds. projektów Smart City

Airlementy, „cegły” wykonane z popiołów wielkich pieców

Aby stworzyć Airlements, Patrick Bedarf użył trwały materiał izolacyjny wyprodukowany przez FenX: one, spin-off ETH pianka mineralna wykonane z przetworzonych odpadów przemysłowych, w szczególności z popiół lotny otrzymywany z procesów spalania w wielkich piecach przemysłowych.

"Materiał ten przeszedł już pierwszy cykl materialny i może po prostu taki być poddane recyklingowi po użyciu”, wyjaśnia Bedarf, krusząc w palcach kawałek nowego materiału: po sproszkowaniu pianka jest gotowa do użycia ponownie użyte.

„Jeśli część budynku nie jest już potrzebna”– twierdzi badacz, „można go całkowicie rozdrobnić i zredukować na proszek, gotowy do przekształcenia w nową piankę”. I jest całkowicie pozbawiony cementu, podobnie jak tynk używany do końcowej obróbki.

Przychodzi każdy prototyp wydrukowano w niecałą godzinę i pozostawiono do wyschnięcia na tydzień w środowisku produkcyjnym, w kontrolowanej temperaturze od 20 do 28 stopni Celsjusza i przy wilgotności 20–70 procent.

Aby sprawdzić poprawność regulacji wilgotność i temperatura, Patrick Bedarf zbudował specjalną komorę klimatyczną, dużą przezroczystą konstrukcję w kształcie namiotu, wewnątrz której robot drukujący porusza się po z góry określonej ścieżce.

Ta metoda produkcji – podkreśla badacz – nie wymaga specjalnej obróbki wysoka energochłonność"Stanowi to postęp w stosunku do dotychczasowych prac z piankami bezcementowymi, które trzeba było utwardzać cementem lub później utwardzać w wysokich temperaturach w piecu.".

Niespodzianki chemii: tak odpady z tworzyw sztucznych stają się mydłem
Zanieczyszczenie mikroplastikiem: rozwiązanie pochodzi z roślin

Zrównoważone i ekonomiczne budownictwo dzięki automatyzacji

Nowa metoda poprzez druk 3D pozwala na to użyj mniej materiału: na przykład nie wymaga użycia szalunków do odlewania, konstrukcji, którą można ponownie wykorzystać tylko częściowo i którą dziś można od razu wyciąć z listy niezbędnych zasobów.

Połączenie druku 3D i robotyka pozwala na bardzo ekonomiczną produkcję całych części budynków na zamówienie: „Bez automatyzacji– wyjaśnia badaczka – „Tradycyjne metody budowy oszczędzające materiały są bardzo czasochłonne i kosztowne, szczególnie ze względu na koszty pracy".

Patrick Bedarf będzie nadal rozwijać projekt we współpracy z FenX, która przeznaczy całą linię produkcyjną dla Airments: „Dokładnie przeanalizujemy nośność i właściwości izolacyjne”, wyjaśnia Bedarf, „aby określić jak ten materiał zachowuje się jako element ścienny w zamkniętym pomieszczeniu".

"Pomiary w podczerwieni”, podsumowuje badacz, „pomogą nam określić, gdzie można jeszcze poprawić izolację termiczną i jak wyeliminować słabe punkty, dostosowując ścieżkę druku".

Zmiany klimatyczne: Szwajcaria sprzymierzona z Chile, Kenią i Tunezją
Park Innowacji: przyszłe miasto na pustyni w formacie Blockchain