A 3D-s betonnyomtatás úttörői, a MENSE-KORTE ingenieure+architekten bebizonyították, hogy ez a technológia milyen hatalmas előnyökkel jár az építőiparban.
A MENSE-KORTE ingenieure+architekten igazi úttörők a német építőiparban. A beckumi székhelyű cég 2021-ben megépítette Németország első teljesen 3D-nyomtatással készült egylakásos családi házát. Ezt nem műanyagból nyomtatták, hanem betonból. A két építész és tulajdonos, Waldemar Korte és Alexander Hoffmann meg van győződve arról, hogy a 3D-s betonnyomtatás olyan diszruptív technológia, amely jelentősen megváltoztathatja az építőipart. Itt mélyebb betekintést nyújtanak az additív építési folyamatba és annak számos előnyébe a jövő építése szempontjából, valamint a jelenlegi egyedi kihívásokba.
Különleges beton a portálnyomtatóból
A 3D-s betonnyomtatás a kontúrkészítés elvén alapul, amely során az építőanyagokat rétegről rétegre hordják fel. A kihívás itt a két fő komponensben rejlik: a nyomtatóközegben és a nyomtatóban. A hagyományos beton nem alkalmas az előbbire. A beckumi házhoz használt két centiméter vastag és hat centiméter széles nyomtatási lapokhoz ehelyett egy speciális betonra van szükség; olyanra, amely gyorsan megszilárdul, de jól kötődik az alsó réteghez is. Emellett pumpálhatónak és könnyen extrudálhatónak kell lennie. A betongyártó Heidelberg Cement ezért kifejezetten a projekthez fejlesztett ki egy ilyen tulajdonságokkal rendelkező nyomóhabarcsot.
A használt nyomtató a COBOD BOD2 portálnyomtatója, amelyet Németországban a PERI cég forgalmaz. A nyomtatófej egy állandóan rögzített fémkeretben mozgatható mindhárom tengelyen, és így a háromdimenziós térben tetszőleges helyre mozgatható. A maximális fesztávolság 15 méter, míg a moduláris felépítésnek köszönhetően a magasság és a hossz változtatható.
BIM tervezés az Allplan segítségével
A MENSE-KORTE a program bevezetése óta dolgozik az Allplan programmal, így első 3D nyomtatott házuk tervezését is a Nemetschek szoftverben létrehozott 3D épületmodell segítségével végezték. A modell különlegessége a többhéjú falszerkezet volt, amely külső homlokzatból, üregből (töltőszigeteléshez), középső pályából, (teherhordó) öntött betonmagból és látható belső pályából állt. A BIM-projekt részeként az épületgépészeti szakmák áttöréstervezését is megvalósították az építészeti modellben. Itt a gépészeti szereléshez szükséges üreges nyílások közvetlenül megtervezhetők voltak, és a nyomtatási eljárásnak köszönhetően nem volt szükség hagyományos áttörésekre. A modellbe azonban be kellett építeni bizonyos fordulási helyeket, hogy a nyomtatófej szabadon mozoghasson.
Átalakítás középvonali modellé
A 3D-s épületnyomtatás egyik legnagyobb kihívása a nyomtató gépi nyelvében rejlik. Ez utóbbi úgymond kizárólag sávokban „gondolkodik”. Ahhoz tehát, hogy ténylegesen ki tudja nyomtatni a modellt, azt először át kell alakítani úgynevezett középvonalmodellé. Az ebben a folyamatban keletkezett sávokat ezután egy további szoftver segítségével ellenőrizni kell a helyesség szempontjából, és szükség esetén korrigálni kell.
Rétegidők
A másik kihívást a rétegidők jelentették. Mivel minden egyes nyomtatási réteg 15 percen belül megköt, és utána nem lehet egy másik réteggel kombinálni, a modellt három nyomtatási szakaszra kellett osztani. Továbbá a nyomtató szeletelőszoftverében a rétegvastagság beállítása mellett elővigyázatosságból a rétegidőket is hat-nyolc percre állították be, ami a nyomtatási sebesség meghatározásához szolgált alapul. Ezenkívül a nyomtató által generált haladási utakat is újra hozzá kellett igazítani a szerkezet logikájához.
A 3D-s betonnyomtatás előnyei
Bár a fent említett kihívások némi plusz tervezési munkával járnak, a 3D-s betonnyomtatás előnyei egyértelműen felülmúlják a hátrányokat. Amint azt már említettük, a gépészeti szolgáltatásokhoz szükséges átvezetések meglehetősen egyszerűen megtervezhetők és kivitelezhetők, ami munka- és anyagmegtakarítást eredményez. Ugyanez vonatkozik az elektromos elosztódobozok beépítésére vagy a strangok figyelembevételére. Ezeknek a szakipari munkáknak az elmaradó költségei így megtakarítást képeztek.
Továbbá a nyomtató számára nem számít, hogy a fal „normál esetben” egyenes vagy íves. Az ívek vagy a lekerekítések, a kiugrások és egyéb speciális elemek, valamint akár a fix beépítések – mint például egy kémény vagy bizonyos konyhai elemek – nem járnak többletköltséggel, ezért azonos áron készülnek, ami szintén nagy tervezési szabadságot biztosít.
Egy különösen fontos pont a munkaerő felhasználását érinti. Egyrészt az építési munkálatokhoz mindössze két-három emberre van szükség – ez meggyőző érv egy olyan időszakban, amikor szakmunkáshiány van. Másrészt a hagyományos építkezésekhez képest az emberi erőkifejtés jelentősen csökken, így az építkezéseken eltöltött több mint 40 év munkaviszony után sem kell a dolgozók leépülésével számolni.
