Techniki druku 3D stosowane w budownictwie

Typ: referat opublikowany w książce

Autor

Krzywoń, Rafał

Dawczyński, Szymon

Albiol Ibanez, José Ramón

Wariant tytułu

angielski

3D printing techniques used in construction

Opublikowane w

Cyfryzacja w budownictwie i architekturze

Abstrakt

polski
angielski

Technologia druku 3D, zwana też wytwarzaniem przyrostowym, znajduje coraz więcej zastosowań przemysłowych. Dotyczy to zwłaszcza prototypowania i w tej perspektywie technika ta wydaje się wręcz stworzona do powszechnego wykorzystania w budownictwie. Badania nad jej wprowadzeniem trwają już od około 20 lat, a ich owocem jest wiele ciekawych koncepcji wznoszenia obiektów budowlanych z wykorzystaniem różnorodnych technik druku 3D. Autorzy referatu dokonali przeglądu najciekawszych z nich. Najpowszechniejsze jest drukowanie betonu, które polega na wyciskaniu specjalnie opracowanej mieszanki przez dyszę poruszającej się głowicy drukującej. Stosowane mieszanki muszą łączyć pozornie sprzeczne cechy, jak wysoka płynność i dobra wytłaczalność, a jednocześnie zdolność do zachowania kształtu po ułożeniu. W odróżnieniu od betonów układanych tradycyjnie betony drukowane cechuje duża anizotropowość, na którą wpływ ma prędkość druku. Utrudnione jest również układanie zbrojenia. Trwają również prace nad zastąpieniem betonów cementowych przez betony alternatywne, jak geopolimery czy siarkobeton. Wytłaczanie betonu nie jest jedyną technologią druku 3D, która może znaleźć zastosowanie w budownictwie. Równolegle trwają prace nad drukowaniem stali i stopów metali z wykorzystaniem robotów spawalniczych. Ciekawe są również koncepcje drukowania kompozytów FRP oparte na obserwacji natury. Poważną przeszkodą dla upowszechnienia technologii przyrostowej w budownictwie jest rozmiar drukarki potrzebnej do wydrukowania całego obiektu budowlanego, dlatego we współczesnych zastosowaniach praktycznych można znaleźć głównie drukowanie fragmentów konstrukcji w formie prefabrykatów, które następnie są transportowane i składane na placu budowy.

3D printing technology, also known as additive manufacturing, is increasingly finding new industrial applications. This applies especially to prototyping and from this perspective, this technology seems to have been created for common use in the construction industry. Research on its implementation has been going on for about 20 years, and the effect is a lot of interesting concepts for the construction of buildings with the use of various 3D printing techniques. The authors of the paper reviewed the most interesting of them. The most common is concrete printing, which involves the extrusion of a specially developed mixture by a nozzle of a moving printhead. The mixes used must combine seemingly contradictory features, such as high flowability and good extrusion properties with the ability to maintain shape after laying. Unlike traditionally casted concrete, printed concrete is characterised by high anisotropy, which is influenced by the speed of printing. The laying of reinforcement is also difficult. Replacement of cement concrete by alternative concrete, such as geopolymers or sulfur-concrete, is also being explored. Concrete extrusion is not the only 3D printing technology that can be used in construction. At the same time, works on the printing of steel and metal alloys with the use of welding robots are in progress. Also interesting are the concepts of FRP composite printing based on nature observation. A serious obstacle to the dissemination of additive manufacturing in the construction industry is the size of the printer needed to print the entire building, therefore, in modern practical applications there can be found mainly printing of prefabricates, which are then transported and assembled on the construction site.

Słowa kluczowe