Строительная индустрия все чаще сталкивается с необходимостью снижения своего углеродного следа. Новая технология предлагает инновационное решение этой проблемы. Метод, называемый "ударной печатью", разработан инженерами из ETH Zurich. Используя обильные земельные материалы и передовые робототехнические технологии, этот метод превосходит традиционные методы строительства, а также 3D-печать, по своей экологической устойчивости.
Как это работает?
"Ударная печать" заключается в быстром нанесении небольших порций специально подготовленной земляной смеси с высокой скоростью. Специальный роботизированный инструмент выдавливает и выбрасывает материал вниз со скоростью до 10 метров в секунду, постепенно формируя стены и конструкции. Каждая порция материала при ударе о нижележащие слои прочно сцепляется с ними без необходимости использования дополнительных клеящих веществ или времени сушки.
"Мы разработали роботизированный инструмент и метод, которые позволяют превращать обычный материал, такой как выкопанный грунт на строительных площадках, в полезные строительные продукты, с низкими затратами и высокой эффективностью, при значительно меньших выбросах CO2, чем существующие индустриальные методы строительства, включая 3D-печать", - говорит доктор Лорен Вейси, руководитель проекта в ETH Zurich.
Земляная смесь, используемая в "ударной печати", состоит в основном из местных материалов, таких как выкопанный грунт, ил и глина, которые часто можно получить непосредственно на строительных площадках. В настоящее время требуется всего около 1-2% минерального стабилизатора, что значительно меньше, чем содержание цемента в традиционном бетоне.
Преимущества метода
Ключевым преимуществом "ударной печати" перед бетонной 3D-печатью является то, что она не требует пауз для отвердения материала между слоями, что позволяет ускорить строительство. Процесс также обладает высокой степенью гибкости, позволяя создавать свободные формы и сложные геометрические конструкции.
Еще более важным является то, что 3D-печать в строительстве не всегда экологически устойчива. В процессе часто используется цемент в качестве ключевого ингредиента, а это значительный источник глобальных выбросов углерода, составляющий значительную часть мировых выбросов CO2.
Кроме того, добавки, используемые в строительных смесях для 3D-печати, могут усложнить сценарии утилизации зданий. Эти химические компоненты часто затрудняют или делают невозможным переработку материалов после того, как здание больше не используется.
Исследователи уже успешно использовали "ударную печать" для строительства стен и колонн высотой до 2 метров. Эти конструкции могут выдерживать значительные нагрузки без использования химических добавок, таких как цемент, для повышения прочности. В настоящее время команда работает над интеграцией методов армирования для расширения типов и масштабов возможных сооружений.
Технология "ударной печати" уже получила признание, выиграв конкурс 3D Pioneers Challenge в категории "Архитектура" в 2023 году. Команда ETH Zurich в настоящее время работает над коммерциализацией процесса, планируя создать предприятие по предварительному изготовлению в следующем году. Они оценивают, что строительные изделия, изготовленные методом "ударной печати", могут появиться на рынке в течение трех лет.
