Drukarka do betonu – fakty i mity

To pierwsze tego typu urządzenie w Polsce. Zespół naukowców ze Szczecina opracował drukarkę do betonu. Jakie jest przeznaczenie tego produktu? Jak można go używać? Jaka będzie przyszłość takich maszyn? 

Pomysł zastosowania materiałów betonowych w technologii wytwarzania przyrostowego (potoczenie nazywane „drukowanie 3D”) nie jest nowy. Zaproponował go już ponad 30 lat temu prof. Berok Khoshnevis z Uniwersytetu Południowej Kalifornii.  Niemniej wciąż jest ta technologia jest rozwijana. Obecnie wiele ośrodków naukowych bada właściwości i zastosowanie takiego urządzenia. Powstaje także coraz więcej firm komercyjnych, oferujących tworzenie konstrukcji budowlanych tą metodą.

Rozmawiam z mgr. inż. Mateuszem Techmanem. Reprezentuje on Wydział Inżynierii Mechanicznej i Mechatroniki Zachodniopomorskiego Uniwersytetu Technologicznego w Szczecinie. To ten ośrodek wespół z Wydziałem Budownictwa i Architektury jako pierwszy w Polsce opracował maszynę, która pełni funkcję drukarki do betonu. – Wokół tego urządzenia narosło wiele mitów. To bardzo innowacyjna technologia, ale wciąż jako naukowcy musimy odpowiedzieć na najważniejsze pytania dotyczące jego funkcjonowania – zauważa Techman.

Głównym przeznaczeniem tego robota będzie budownictwo – przy stawianiu domów. Jaki jest podstawowy atut takiego urządzenia? Przede wszystkim możemy zaprogramować dowolny kształt przestrzenny. W budownictwie klasycznym jesteśmy uzależnieni od wielu czynników np. kształtu cegły czy „ręki” pracownika, który zawsze może popełnić błędy. Oszczędzamy także dużo materiału i energii.

W sieci krąży wiele materiałów filmowych, na których widać całe domy, stawiane dzięki tej innowacyjnej metodzie. – Czasami te nagrania nieco przekłamują rzeczywistość. Zdarza się, że ta technologia była tam wykorzystana, ale by postawić gotowy dom czerpano także z innych rozwiązań i trwało to o wiele dłużej i o wiele drożej – mówi Mateusz Techman i dodaje: – Jest możliwy wydruk całego domu, ale pewne elementy, jak kwestia instalacji, ocieplenia – wymagają wciąż udziału pracowników. Poprzez robota można wykonać z pewnością jakąś formę podstawową, ale nie elementy wykończeniowe.

Robot w praktyce

Pozornie cały proces nie wygląda na zbyt skomplikowany. Od czego trzeba zacząć? Dzięki kilku kliknięciom możemy wybrać kształt podstawy, zmienić wysokość czy wykonać rozszerzenia bryły domu. Program automatycznie konwertuje wybrany kształt elementu na język robota (G-Kod), przypisując punktom przestrzeni współrzędne. Dzięki temu możliwe jest drukowanie kilku elementów obok siebie, bez obawy o zahaczenie czy uderzenie. Następny krok to przygotowanie odpowiedniej mieszanki (woda, cement, piasek oraz odpowiednie dodatki), która następnie za pomocą pompy transportowana jest do głowicy drukarki. Wtedy zaczyna się właściwy wydruk – robot – który jest zdefiniowany w układzie kartezjańskim – porusza się po ścieżce i wylewa materiał.

– Nasz robot ma ograniczone wymiary ( 2,5 x 2m, 90 com wysokości) i to jest przestrzeń robocza druku, w której musimy się zmieścić projektując kształt – zauważa naukowiec z Zachodniopomorskiego Uniwersytetu Technologicznego i dodaje: – Dlatego z budową pierwszego domu poprzez drukarkę 3d musimy jeszcze poczekać. Istnieje jeszcze wiele niewiadomych, które należy ustalić np. jeżeli robot nie wyhamuje na zakręcie ścieżki – mieszanka może się rozerwać. Myślę, że w ciągu 3-5 lat będziemy w stanie zaprogramować taką maszynę, która wybuduje cały dom – dodaje Techman.

O tym, jak nowatorski wynalazek stanowi drukarka 3d świadczy fakt, iż NASA podpisała kontrakt na budowę domów na księżycu tym sposobem.

Autor zdjęć: Mateusz Wysocki