3D tlač z betónu – hlási sa o slovo budúcnosť?

Modernizácia a inovácia technológií i zodpovednosť za tvorbu a podobu životného prostredia závisí od ľudského myslenia. Stavebná budúcnosť má patriť šetrným nástrojom a uprednostňovaniu postupov, ktoré zmierňujú škodlivé dopady výstavby a vnímajú citlivosť realizačných procesov. Môže byť takýmto inovatívnym nástrojom 3D TLAČ Z BETÓNU ČI RECYKLOVANÉHO BETÓNU? Nájde si miesto v segmente priemyselných podláh? Článok pripravila Ing. arch. Eva Vargová, architektka, projektantka a špecialistka na inžiniering pozemných stavieb.

Hospodárske a ekonomické krízy či ekologické a klimatické vplyvy – každý z týchto javov stavia stavebníctvo pred otázky zmysluplného znižovania alebo až eliminácie niektorých negatívnych faktorov alebo aktuálnych limitov. Stavebný priemysel ovplyvňujú aj také vonkajšie okolnosti, ktoré na seba viažu hrozbu nižšej konkurencieschopnosti, spomaľovania realizačných procesov, nižšej efektivity či vyššej miery rizík. Investori a dodávatelia neraz bojujú s komplikovanými procesmi zabezpečenia a organizácie stavieb, prísunom materiálu či získavaním dostatku kvalitných remeselných odborníkov – teda ľudských zdrojov. Stane sa 3D tlač z betónu segmentom, ktorý nás prevedie úskaliami novodobej výstavby?

Nie je to už celkom sci-fi

V súčasnosti už má odborná i laická verejnosť možnosť zoznámiť sa s teoretickou i praktickou stránkou riešenia stavieb formou 3D tlače z betónu. Jestvuje o nej množstvo článkov, vzhliadnuť možno videozáznamy, takisto dotknúť sa reálneho výsledku. Vo vývojovej sfére sa ďalej zlepšujú možnosti efektívneho prenosu projektov zo súradnicového systému do priestoru a reálne sa posúvajú hranice terajších možností. Evidentné sú snahy o vyššiu variabilitu, funkčnosť a využívanie nových nástrojov výstavby.

Problematika 3D tlače stavebných objektov je vlastne mimoriadne názorným príkladom futurológie, ktorá chce rozpracovať dynamické aspekty novovznikajúceho odboru bez toho, aby kládla hranice predstavivosti či dokonca fantázii. V súčasnosti sa nachádzame v štádiu konfrontácie minulosti a možno až utópie. Ide tu o „revoltu“ voči nedokonalostiam a túžbu po ideálnych riešeniach. Seriózna predpoveď vývoja tejto stavebnej disciplíny však vychádza z vedeckých metód a poznatkov, pracuje s alternatívami a s časovou pravdepodobnosťou. A konštatovať môžeme, že prognóza je v globálnom aspekte veľmi optimistická.

Plusy a mínusy 3D tlače z betónu

Väčšinu kladov a záporov bežného využitia 3D tlače z betónu už overila prax. Z analýzy SWOT (Strengths – Weaknesses – Opportunities – Threats), ktorá je nástrojom strategického plánovania a hodnotenia silných a slabých stránok, príležitostí a hrozieb, je na doteraz realizovaných stavbách zrejmá prevaha faktorov silných stránok a príležitostí nad slabinami a rizikami. Avšak dôležité je vedieť, že zatiaľ išlo ešte stále predovšetkým o menšie, jednoduchšie a koncepčne menej náročné objekty.

Ako však vieme, pokrok je nezastaviteľný – kým v 80. rokoch minulého storočia sme stáli pred „výtlačkami“ stavieb s rozlohou zhruba 10 štvorcových metrov a pripomínali skôr severské iglu, dnes posúvame limity v snahe vyriešiť problematiku účinného prestropenia a zastrešenia, možností navyšovania počtu a únosnosti podlaží a podlahových plôch. Veľmi aktuálne sú otázky boja s poveternostnými a mikroklimatickými vplyvmi počas výstavby. Veľkou výzvou sú riešenia náročnejších typológií, tvarových a rozmerových ergonómií, materiálových báz i časovej a ekonomickej náročnosti.

Ako 3D tlač prebieha?

Proces 3D tlače začal intenzívnym vývojom softvérového vybavenia, ktoré nadviazalo na zdokonalené vizualizačné programy, dnes už bežne používané v projekčných kanceláriách. Špičkové IT zariadenie dokáže digitálne návrhy a modely „rozrezať“ na horizontálne vrstvy a odoslať vykonávacie pokyny do zariadenia, ktoré ich postupným nanášaním hmoty spája do žiadanej formy so všetkými konštrukčnými a technologickými detailmi, s vysokou presnosťou a veľkou mierou konzistencie.

V príslušnom softvéri je možné nastaviť všetky parametre a súradnice, ktoré sú potrebné pre tlač celých objektov alebo stavebných segmentov. Rastúce nároky na riešenia 3D tlačou z betónu si vyžadujú inováciu softvérových programov schopných kreovať komplexné modely stavieb v nadväznosti na vývoj používaných prístrojov a materiálov.

Horizontálne konštrukcie – výzva, ktorá ešte nemá riešenie

Pri výstavbe viacpodlažných objektov je zásadná problematika horizontálnych konštrukcií – železobetónových dosiek stropov, konštrukčných celkov podláh, schodísk a pod. Mimoriadne dôležité je vedieť, že bez použitia výstuže, debnenia či prerušenia procesu tlače nedokáže súčasná technológia túto výzvu uspokojivo zvládnuť.

Je betón pre 3D tlač iný?

K dôležitým technologickým aspektom 3D tlače z betónu patrí vývoj samotných konštrukčných materiálov. Bežným je použitie plastickej cementovej malty, ktorú tlačiareň pri presnom stanovení profilu a rýchlosti v nepretržitom povrazci nanáša cez špeciálne trysky do prepojených vrstiev tak, aby sa zabezpečilo ich optimálne spojenie bez deformácií.

Výhodou uplatnenia cementu je dostupnosť na trhu, rozšírenosť ložísk, cenová hladina a dlhodobá skúsenosť s jeho použitím v stavebnom priemysle. Špeciálne prímesi na báze sklolaminátov, keramzitu, kameniva, piesku, škrobu a materiálov získaných recykláciou z neho robia nielen spoľahlivejší, ale aj ekologicky šetrný stavebný polotovar.

Protichodnosť požiadaviek na betónovú zmes (elasticita vs. tuhosť) a ich účinný pomer kontroluje reológia, ktorá vlastnosti vytlačeného objektu vyhodnocuje a poskytuje informácie z pohľadu jeho odolnosti voči pôsobeniu rôznych vonkajších síl. Diagnostika správne technicky realizovaných stavieb priniesla pri tlakových, poveternostných, seizmických a úžitkových skúškach uspokojivé zistenia. Obzvlášť pri použití regulácie vlastností betónu prímesami a prísadami určenými pre špecifické prostredie, klimatické podmienky a typ tlačového zariadenia.

Ďalší vývoj stavebnej chémie, používanie recyklátov, špeciálnych nosných výstuží a komponentov bude určovať rýchlosť zavedenia integrovaného systému 3D tlače z betónu do bežnejšej stavebnej praxe.

Technológia 3D tlače stavieb z betónu naštartovala proces, ktorý ju bez pochýb stavia do pozície perspektívneho odvetvia plniaceho sny o plynulých líniách, tvorivej radosti, ekonomickej dostupnosti, vysokej kvalite a užívateľskom komforte. Je tu však množstvo otázok, na ktoré sa hľadá odpoveď vzájomnou interakciou potrieb a reálnych možností. Zásadná bude ich recipročná súhra. Dôležité je rátať s tým, že vo svete priemyselných podláh sa bude na zásadné závery čakať dlhšie než v oblasti zvislých stavebných konštrukcií.