Co można zrobić z druku 3D?

Technologia 3D została opracowana już pod koniec XX wieku, ale ze względu na wysoki koszt realizacji, dostęp do niej mieli tylko nieliczni. Wraz z upływem czasu metoda druku przestrzennego stawała się jednak coraz tańsza, a to z kolei otworzyło zupełnie nowe możliwości przed sektorem przemysłowym oraz gospodarczym.

Naturalną konsekwencją rozpowszechnienia druku 3D było wykorzystanie jego potencjału także na innych obszarach – w branży motoryzacyjnej, medycznej i w budownictwie – zarówno na etapie wizualizacji architektonicznej, jak i w dalszych fazach projektów. Czy technologia 3D rzeczywiście sprawdza się podczas realizacji obiektów budowlanych?

Popularne zastosowania drukarki 3D

Druk 3D polega na wytwarzaniu fizycznych elementów trójwymiarowych, przy zastosowaniu technologii komputerowej: konkretnego programu komputerowego oraz drukarki 3D.

Jedną z pierwszych funkcji drukarki 3D było wytwarzanie narzędzi oraz prototypów dedykowanych dla sektora produkcyjnego. Dopiero ostatnie lata pokazały, że technologię druku przyrostowego można zaadaptować także w innych branżach. Obecnie rzeczy z drukarki 3D występują w przemyśle: samochodowym, lotniczym, odzieżowym, meblarskim, zbrojeniowym oraz spożywczym. Druk 3D znajduje szerokie zastosowanie także w medycynie – zwłaszcza w obrębie bioinżynierii. Wiele protez, implantów, a nawet narządów do przeszczepów powstaje dziś przy pomocy techniki przyrostowej.

Obszarem zastosowania drukarki 3D wywołującym coraz większe zainteresowanie jest też budownictwo.  Tworzenie makiet architektonicznych za pomocą druku przestrzennego okazało się szybkim i przejrzystym sposobem na prezentację projektu klientom. Prototypy są wiernym odzwierciedleniem projektu technicznego i dają możliwość wiernego odtworzenia mniejszych elementów – tak istotnych dla uzyskania odpowiedniego efektu końcowego. Druk 3D ułatwia także projektowanie mostów i wiaduktów. Mając dokładne odwzorowanie otoczenia obniża się ryzyko popełnienia błędów konstrukcyjnych.

Oprócz tego co można wydrukować drukarką 3D, istnieje jeszcze kwestia tego czym drukować. Wśród ciekawszych materiałów eksploatacyjnych warto wymienić porcelanę, srebro, drewno oraz nylon. W budownictwie do druku 3D wykorzystuje się zwykle: włókno szklane, szybkoschnący beton oraz kruszywo z odpadów budowlanych.

Cena kompaktowych drukarek 3D jest obecnie na tyle przystępna, że coraz częściej wykupuje się je do wyposażenia klasy szkolnej, biura, a nawet do domu. Początkujący projektanci 3D wybierają na start drukarki bardziej bezpieczne, skalibrowane i posiadające automatycznie ładowany filament.

Dom z drukarki 3D

Od kilku lat odnotowuje się zwiększony popyt na budynki mieszkalne. Ich wykonanie jest jednak czasochłonne i wymaga niemałych nakładów finansowych. To zrozumiałe, że technologia, która ma szansę usprawnić ten proces, została przyjęta z tak dużym entuzjazmem. Rozwiązanie polegające na drukowaniu obiektów budowlanych jest innowacją, która wymaga udoskonalenia. Jednak już teraz widać wyraźnie, że ta technologia daje praktycznie nieograniczone perspektywy.

Mimo nowoczesności i innowacyjności tego rozwiązania, należy pamiętać jednak, że druk 3D w budownictwie ma swoje mocniejsze i słabsze strony:

Plusy zastosowania druku 3D w budownictwie:

  • Zwiększenie bezpieczeństwa na budowie
  • Redukcja materiałów odpadowych
  • Wysoka dokładność drukowanych elementów
  • Wykonywanie dowolnych kształtów i łatwa modyfikacja
  • Skrócenie czasu realizacji budowy
  • Obniżenie kosztów inwestycji – stosunkowo niskie koszty technologii
  • Dokładniejsza i łatwiejsza logistyka budowy

Minusy zastosowania druku 3D w budownictwie:

  • Wysokie nakłady finansowe na urządzenia budowlane
  • Niska wydajność materiału wiążącego
  • Konieczność ciągłego kontrolowania jakości drukowanego obiektu
  • Niedostateczne warunki do realizacji konstrukcji budowlanej w całości
  • Poprawne wdrożenie techniki druku przyrostowego zależy ściśle od surowców

Dom z drukarki 3D w Polsce?

Pierwszą firmą, która zastosowała druk 3D do postawienia obiektu budowlanego, była chińska firma WinSun. W 2014 roku wydrukowali 10 domów o powierzchni 200 m². Materiał, który zastosowali w tym celu to: cement, włókno szklane oraz kruszywo z odpadów biodegradowalnych. Obecnie budynki znajdują się w parku technologicznym, gdzie spełniają rolę pomieszczeń biurowych.

W Chinach powstały także domy wolnostojące z jedną kondygnacją. W tym przypadku jednak elementy konstrukcyjne były stworzone wcześniej w fabryce i zmontowane dopiero na placu budowy. Czas konieczny do stworzenia mieszkania 3D szacuje się na połowę krótszy w porównaniu do tradycyjnych technologii.

Dzięki zastosowaniu technologii 3D, w 2018 roku do drukowanego domu we Francji wprowadziła się 5-osobowa rodzina. Do stworzenia budynku o powierzchni 95 m², badacze z Nantes wykorzystali robota BatiPrint3D. Urządzenie wykonało szkielety, a następnie wypełniło je betonem. Samo drukowanie zajęło 54 godziny, jednak na montaż okien, drzwi i dachu ekipa budowlana potrzebowała 4 miesiące. Wyceniono, że koszt całej inwestycji wyniósł przynajmniej 20% mniej niż przy użyciu tradycyjnych rozwiązań.

Drukowanie domów w Polsce nie jest jeszcze praktykowane. Można się jednak spodziewać, że kiedy druk 3D spopularyzuje się w budownictwie, polskie firmy także sięgną po tę technologię. Tym bardziej, że coraz więcej osób decyduje się szkolić w zakresie programowania i obsługi drukarki 3D.

Domy z drukarki 3D – czy warto?

Technologia druku 3D pozwala zaoszczędzić na maszynach budowlanych i ograniczyć koszty realizacji inwestycji. Nie można jednak zapominać, że największą przeszkodą jest wciąż ograniczona dostępność surowców i urządzeń potrzebnych do postawienia kompletnego domu 3D. 

Z drugiej strony, biorąc pod uwagę czynniki takie jak: dokładność w wykonaniu konstrukcji, wysoka wydajność maszyn i porównywalnie niższy koszt wydruku budynku mieszkalnego, można spodziewać się, że zastosowanie drukarki 3D w budownictwie wpłynie korzystnie na cenę domów i mieszkań. Warto pamiętać także o szansach, jakie niesie ze sobą drukowanie przestrzenne – rozsądne spożytkowanie urządzenia 3D daje możliwość tworzenia budynków w obszarach dotkniętych kataklizmami, stanowi też szansę na lepsze warunki życia dla mieszkańców krajów trzeciego świata.