При просмотре тега 3D-печати на ArchDaily становится ясно, что эта технология развивается невероятно быстрыми темпами. Если в первые годы мы наблюдали концепцию как отдаленную возможность будущего или с небольшими примерами, то в последние годы мы наблюдали целые печатные здания и выпускались всё более сложные объемы. Изготовление, разработанное путём чтения компьютерного файла, осуществляется с помощью аддитивного производства с использованием бетона или других строительных материалов и сопряжено с многочисленными трудностями в обеспечении эффективного процесса, который позволяет строительной технике получить широкое распространение. Например, павильон, напечатанный консорциумом Huizenprinters, хорошо иллюстрирует этот процесс.
Процесс начался в 2018 году с первоначальных испытаний бетона для разработки роботизированного аддитивного производства. По словам команды, «в то время у них всё ещё было мало знаний о робототехнике и смеси материалов, которые могли складываться только на 30 см в высоту, прежде чем рухнуть». В состав консорциума входят строительная компания Heilijgers BV, поставщик бетона Van der Kamp BV, специалисты по инновациям Blueways и креативное инновационное сообщество De WAR. В дополнение к уже упомянутому, Jelle Feringa и Summum Engineering также участвовали в проекте, обеспечивая проектирование конструкций, параметрическое моделирование и проектирование.
Поскольку основной целью проекта было обучение, было решено, что все полученные знания будут опубликованы с намерением внести свой вклад в дальнейшие исследования и аналогичные инициативы. Группа решила поделиться тем, что они узнали, с помощью ряда мероприятий по обмену знаниями и веб-сайта, на котором они опубликовали свои выводы. Эта информация была опубликована в соответствии с принципом копилефта, в отличие от традиционного авторского права. «Обмен информацией имеет решающее значение для ускорения инноваций. Изобретение, возможно, не что иное, как объединение существующих идей новым способом, и что может быть лучше для сбора идей, чем открытое сообщество. В этом проекте мы работаем в соответствии с принципом Creative Commons 4.0 «делитесь и делитесь одинаково» — сказал Хармен Зийп из De WAR.
Как и следовало ожидать в любом процессе прототипирования, возникло несколько проблем, которые пришлось исправить в ходе проекта. Такие проблемы, как колебания температуры в цехе или невозможность печати слишком больших деталей, привели к ряду нововведений в процессе. Как описано в пресс-релизе проекта:
«За этим последовало несколько лет разработки технологии и обновления стратегии проектирования и производства. Многочисленные итерации машин и программного обеспечения привели к разработке процесса значительного ускорения затвердевания бетона. При добавлении ускорителя в печатающую головку бетонная смесь устанавливается за считанные минуты, что позволяет создавать очень сложные конструкции.
Печать крыши оказалась самой большой проблемой. Прорыв произошел с сегментацией всей структуры на 8 частей. Хотя теоретически это решило проблему, на практике результатом стала чрезвычайно сложная геометрия для печати. Длинные тонкие отпечатки увеличивали риск растрескивания при усадке, что было уменьшено за счет корректировки состава смеси, использования отвердителя и покрытия отпечатков после завершения. Двойная кривизна привела к возможности коробления; была введена реберная структура. Существует очень большая (80%) разница в высоте от одного конца до другого; в результате наклон сделал транспортировку проблемой. Кроме того, форма означала, что требовалась неплоская стратегия печати с соответствующей ориентацией печатающей головки. Короче говоря, решение одной большой проблемы породило ряд новых проблем, и все они решались системно».
Бетонные конструкции, напечатанные в 3D, не требуют опалубки, что само по себе еще больше снижает использование материалов, поскольку срок службы опалубки, как правило, короткий. Другая проблема заключается в том, что 3D-печатные детали действуют только за счет сжатия, что устраняет необходимость включения стали в конструкцию. Помимо того, что это становится потенциально дешевле и с меньшим углеродным следом, это значительно упрощает переработку бетона в случае сноса. Ожидается, что в будущем печать будет включать переработанные бетонные заполнители.
Построенный спустя 4 года павильон воплощает в себе весь разработанный процесс знаний и не требует какой-либо опалубки или стальной арматуры. Несмотря на небольшой объем, он демонстрирует, как распространение знаний и инвестиции в технологии могут сыграть важную роль в будущем строительства. Более того, одним из результатов проекта стало создание компании Vertico BV, ориентированной на технологии трехмерной печати. «Перспектива 3D-печати в любой отрасли — свобода форм при массовой настройке. Мы только в самом начале реализации этого потенциала бетона, который побуждает нас постоянно совершенствовать нашу технологию» – Фолькер Руитинга, основатель Vertico BV.