Airlement: με τρισδιάστατη εκτύπωση ελαφριά οικοδομικά υλικά από... απόβλητα

La Εκτύπωση 3D μπορεί να συμβάλει τεράστια στην ανάπτυξη του αβιώσιμο κτίριο, ξεκινώντας με τη δυνατότητα πειραματισμού με υλικά που δεν έχουν χρησιμοποιηθεί ποτέ πριν και τη δοκιμή νέων κατασκευαστικών τεχνικών ικανών να μειώσουν την κατανάλωση και τις εκπομπές ρύπων.

Ένας ερευνητής από Ομοσπονδιακό Πολυτεχνικό Ινστιτούτο Ζυρίχης χρησιμοποίησε αυτή την αυτοματοποιημένη τεχνολογία για την παραγωγή νέων μονωτικά στοιχεία ελαφρύ, εντελώς απαλλαγμένο από τσιμέντο, κατασκευασμένο από ορυκτούς αφρούς που προέρχονται από βιομηχανικά απόβλητα. Αυτό ορυκτό αφρό, το οποίο μπορεί να επαναχρησιμοποιηθεί αμέτρητες φορές, υποβάλλεται σε επεξεργασία στρώμα-στρώμα χάρη σε έναν τρισδιάστατο εκτυπωτή στο μέγεθος ενός δωματίου.

Το πρώτο πρωτότυπο του έργου Airlement Πρόκειται για μια μονολιθική γωνιακή στήλη ύψους δύο μέτρων, που αποτελείται από τέσσερα τρισδιάστατα εκτυπωμένα τμήματα που συγκρατούνται μεταξύ τους με απλό κονίαμα και καλύπτονται με λευκό σοβά χωρίς τσιμέντο.

Ένα πιο βιώσιμο τσιμέντο είναι έτοιμο για την κατασκευή του μέλλοντος
Βιώσιμη κατασκευή: τα… μανιτάρια πρωταγωνιστούν ανάμεσα στα πράσινα υλικά

Βιώσιμη κατασκευή και τρισδιάστατη εκτύπωση: αυτή είναι η έρευνα του ETH

L 'βιώσιμο κτίριο έχει αμέτρητες κλίσεις: η ανάπτυξη του έξυπνα υλικά και νέες μεθόδους κατασκευής, η χρήση της ανακύκλωσης και η επαναχρησιμοποίηση των πόρων αποτελούν θεμελιώδη στοιχεία του α νέα προσέγγιση σε κατασκευές που υπαγορεύονται, πρωτίστως, από την ανάγκη σχεδιασμού και κατοίκησης χώρων σχεδιασμένων να είναι σε αρμονία με τη φύση.

Πιο βιώσιμα κτίρια είναι εκείνα που επιτρέπουν την ενθάρρυνση α πιο ορθολογική χρήση των πόρων χάρη στην ενεργειακή απόδοση, αλλά και αυτών που καταφέρνουν να συνδυάσουν περιβαλλοντική και κοινωνική βιωσιμότητα και τα οποία υπόσχονται να μπορούν να χτίσουν χωρίς να καταφεύγουν σε πολύ δαπανηρές διαδικασίες από πλευράς πόρων και ενέργειας.

Σε αυτό το πλαίσιο, αυτό ανάπτυξη νέων υλικών και οι τεχνικές κατασκευής αναλαμβάνουν πρωταγωνιστικό ρόλο, ικανές να ενσωματώσουν τις φιλοδοξίες των επιστημόνων και τις ανάγκες μιας παγκόσμιας αγοράς που, αν και εξαιρετικά ποικίλη, δεν μπορεί πλέον παρά να αντιμετωπίσει τις ανάγκες ένας πλανήτης που πονάει.

Μια από τις τελευταίες καινοτομίες στο θέμα προέρχεται απόArch Tech Lab έρευνας και ρομποτικής στο ETH, στην πανεπιστημιούπολη Hönggerberg. Εδώ, ο ερευνητής Πάτρικ Μπεντάρφ, που εργάζεται στην ομάδα Ψηφιακές Τεχνολογίες Κτιρίων του καθηγητή Μπέντζαμιν Ντίλενμπουργκερ, έχει μελετήσει μια μέθοδο παραγωγής ελαφριά μονωτικά κατασκευαστικά στοιχεία από πολύπλοκα υλικά που μειώνουν το σχήμα χάρη στην τρισδιάστατη εκτύπωση.

Η βιώσιμη κατασκευή ξεκινά με τις δημόσιες τουαλέτες: το έργο στη Σρι Λάνκα
RESKIN: το καινοτόμο έξυπνο έργο για το πράσινο κτίριο

Ένας τρισδιάστατος εκτυπωτής στο μέγεθος ενός δωματίου

La Εκτυπωτής 3D που χρησιμοποιείται από τον Patrick Bedarf είναι τόσο μεγάλο όσο ένα ολόκληρο δωμάτιο: πολυάριθμοι ρομποτικοί βραχίονες κρέμονται από την οροφή του κύριου δωματίου του Arch Tec Lab, ενώ στο έδαφος, σε πλατφόρμες εργασίας και ξύλινα κιβώτια, παράξενα πλάσματα παρόμοια με γλυπτά από άμμο ζωντανεύουν .

"Τα ρομπότ μπορούν να μετακινηθούν με ακρίβεια σε οποιοδήποτε σημείο του δωματίου», εξηγεί ο Bedarf. "Σχεδιάζουμε τη διαδρομή και καθορίζουμε πού πρέπει να ταξιδέψουν και πόσο γρήγορα, καθώς και πόσο υλικό πρέπει να ρέει από την κεφαλή του εκτυπωτή, πότε και πού πρέπει να αποτεθεί".

Με αυτό το έξυπνο σύστημα, ο ερευνητής του ETH δημιούργησε το πρώτο πρωτότυπο του έργου Airlement, α colonna μονολιθικό γωνιακό κομμάτι, ύψους δύο μέτρων, που αποτελείται από τέσσερα 3D εκτυπωμένα τμήματα που συγκρατούνται μεταξύ τους με κονίαμα.

I τέσσερα τμήματα της στήλης είναι ελαφριές, σηκώνονται εύκολα με το χέρι για να στοιβάζονται το ένα πάνω στο άλλο: "Τα δομικά μέρη μπορούν απλά να εκτυπωθούν στο εργοστάσιο, να μεταφερθούν στο εργοτάξιο και να τοποθετηθούν όπου απαιτείται», εξηγεί ο Bedarf.

"Για να γίνει το εξάρτημα πιο στιβαρό, ο κοίλος πυρήνας μπορεί να χυτευθεί με ορυκτό αφρό υψηλής πυκνότητας, που τον καθιστά αρκετά ισχυρό ώστε να λειτουργεί ως φέρουσα κατασκευή". Αλλά δεν είναι μόνο η τεχνική που είναι καινοτόμο στο έργο του Bedarf.

Μηδενικές εκπομπές ρύπων και καλύτερη ποιότητα ζωής: "That's Smart City"
Στη Λουκέρνη η πρώτη ελβετική επιτροπή δεοντολογίας για έργα Έξυπνης Πόλης

Airlements, τα «τούβλα» που φτιάχνονται από τις στάχτες των υψικάμινων

Για να δημιουργήσει τα Airlements, ο Patrick Bedarf χρησιμοποίησε ένα βιώσιμο μονωτικό υλικό που παράγεται από το spin-off ETH FenX: ένα ορυκτό αφρό από ανακυκλωμένα βιομηχανικά απόβλητα, ιδίως από ιπτάμενη τέφρα προέρχεται από τις διεργασίες καύσης βιομηχανικών υψικάμινων.

"Αυτό το υλικό έχει ήδη περάσει από τον πρώτο κύκλο υλικού και μπορεί απλά να είναι ανακυκλώνεται μετά τη χρήση», εξηγεί ο Bedarf καθώς θρυμματίζει ένα κομμάτι από το νέο υλικό ανάμεσα στα δάχτυλά του: μόλις κονιοποιηθεί, ο αφρός είναι έτοιμος να γίνει επαναχρησιμοποιηθεί.

«Εάν το μέρος του κτιρίου δεν χρειάζεται πλέον», λέει ο ερευνητής, «Μπορεί να τεμαχιστεί εντελώς και να γίνει σκόνη, έτοιμο να μετατραπεί σε νέο αφρό». Και είναι εντελώς απαλλαγμένο από τσιμέντο, όπως ο σοβάς που χρησιμοποιείται για την τελική επεξεργασία.

Κάθε πρωτότυπο έρχεται εκτυπώθηκε σε λιγότερο από μία ώρα και αφήνεται να στεγνώσει για μια εβδομάδα μέσα στο περιβάλλον παραγωγής, σε ελεγχόμενη θερμοκρασία μεταξύ 20 και 28 βαθμών Κελσίου και με υγρασία 20-70 τοις εκατό.

Για να ελέγξετε τη σωστή ρύθμιση του υγρασία και θερμοκρασία, Ο Patrick Bedarf κατασκεύασε έναν ειδικό κλιματικό θάλαμο, μια μεγάλη διαφανή δομή σε σχήμα σκηνής, μέσα στην οποία το ρομπότ εκτυπωτή κινείται κατά μήκος της προκαθορισμένης διαδρομής.

Αυτή η μέθοδος παραγωγής, υπογραμμίζει ο ερευνητής, δεν απαιτεί ειδική επεξεργασία υψηλή ενεργειακή ένταση: "Αυτή είναι μια πρόοδος σε σχέση με προηγούμενες εργασίες με αφρούς χωρίς τσιμέντο, οι οποίοι έπρεπε να σκληρυνθούν με τσιμέντο ή στη συνέχεια να σκληρυνθούν σε υψηλές θερμοκρασίες στο φούρνο".

Οι εκπλήξεις της χημείας: έτσι τα πλαστικά απόβλητα γίνονται σαπούνι
Μικροπλαστική ρύπανση: η λύση προέρχεται από φυτά

Βιώσιμη και οικονομική κατασκευή χάρη στον αυτοματισμό

Η νέα μέθοδος μέσω τρισδιάστατης εκτύπωσης σας επιτρέπει χρησιμοποιήστε λιγότερο υλικό: για παράδειγμα, δεν απαιτεί τη χρήση ξυλότυπου για χύτευση, μια κατασκευή που μπορεί να επαναχρησιμοποιηθεί μόνο εν μέρει και η οποία σήμερα μπορεί να αποκοπεί εντελώς από τη λίστα των απαραίτητων πόρων.

Ο συνδυασμός τρισδιάστατης εκτύπωσης και ρομποτική επιτρέπει να παράγονται ολόκληρα μέρη κτιρίων κατά παραγγελία να παράγονται πολύ οικονομικά:Χωρίς αυτοματισμό», εξηγεί ο ερευνητής, «Οι παραδοσιακές μέθοδοι κατασκευής που εξοικονομούν υλικά είναι πολύ χρονοβόρες και δαπανηρές, ειδικά λόγω του κόστους εργασίας".

Ο Patrick Bedarf θα συνεχίσει να αναπτύσσει το έργο σε συνεργασία με την FenX, που θα αφιερώσει μια ολόκληρη γραμμή παραγωγής στην Airlements:Θα αναλύσουμε διεξοδικά τη φέρουσα ικανότητα και τις ιδιότητες μόνωσης», εξηγεί ο Bedarf, «για να προσδιορίσετε πώς αυτό το υλικό λειτουργεί ως στοιχείο τοίχου σε ένα κλειστό δωμάτιο".

"Υπέρυθρες μετρήσεις», καταλήγει ο ερευνητής, «θα μας βοηθήσουν να προσδιορίσουμε πού θα μπορούσε να βελτιωθεί περαιτέρω η θερμομόνωση και πώς να εξαλείψουμε τυχόν αδύναμα σημεία προσαρμόζοντας τη διαδρομή εκτύπωσης".

Κλιματική αλλαγή: Η Ελβετία συμμάχησε με τη Χιλή, την Κένυα και την Τυνησία
Πάρκο Καινοτομίας: μια μελλοντική πόλη με μορφοποίηση Blockchain στην έρημο