3D tisk betonu: Revoluce ve stavařině a nový architektonický styl

Za posledních 70 let se technologie ve stavebnictví téměř nezměnily. Je tu proto prostor pro inovace, jako je 3D tisk betonu. Díky robotizaci vznikne hrubá stavba domu už za tři dny. „Chceme být ti, kteří udělají stavění a bydlení dostupnějším,“ říká Tomáš Vránek, zakladatel a ředitel ICE Industrial Services. V ICE Coral na tom pracuje zhruba pětatřicetičlenný inovační tým, v němž jsou odborníci na 3D tisk, strojírenství, technologie betonu a automatizaci i stavaři a architekti.

Strojem prošly stovky tun materiálu

3D tisk betonu vede Dominik Stupka a mluví o něm jako o multidisciplinárním projektu, který se skládá z několika částí. Jedna je strojírenská, zaměřená na výrobu samotného stroje pro 3D tisk. „V tom jsme v ICE dlouhodobě silným hráčem, protože výroba strojů pro průmyslovou automatizaci je naší hlavní náplní. Další části projektu už pro nás byly nové a museli jsme v nich získat expertizu,“ vysvětluje. Mezi oblastmi, do kterých bylo potřeba hluboce proniknout, je v první řadě materiál – vývoj betonu, směsi cementu a písku, aby umožňoval tisk, který běžný beton nedovoluje. „Už jen v Česku jsou jednotky zdrojů cementu, ale desítky zdrojů písku a každý se chová naprosto jinak. Co teprve když vezmeme materiál jinde po světě. Máme proto tým lidí, kteří v laboratořích pracují na vývoji materiálu a testují ho. Prohnali jsme strojem stovky tun materiálu, abychom ověřili jeho funkčnost,“ objasňuje Stupka s tím, že do třetice bylo třeba se zaměřit na vývoj samotné architektury, proto se na projektu podílí i tým architektů a statiků. „3D technologie není jen náhrada domů z klasických cihel. Podle našeho názoru totiž 3D technologie celosvětově způsobí příchod nového architektonického stylu, který bude vycházet přímo z možností 3D tisku,“ přibližuje.

3D technologie totiž umožňuje opustit domy založené na pravoúhlosti, stavět s vysokou mírou individualizace a integrovat všechny technologické prvky v domě. Navrhování a stavba domů tak připomínají postup práce v klasické strojařině. Model výsledného produktu se kompletně připraví v počítači, kde si ho může zákazník prohlédnout, a stroj pak vše přesně vyrobí.

3D tisk betonu

• Umožňuje vytvořit hrubé stavby domů až pětkrát rychleji.

• Uspoří až 70 % materiálu oproti klasické technologii lití do bednění.

• Díky unikátní tiskové hlavě může mixovat 3D tisk betonu z klasických betonových směsí kdekoliv na světě.

• Otevírá cestu k cílům realizovat v letech 2022–2023 po celém světě sérii staveb domů postavených formou 3D tisku betonu a v létě 2023 uvést ve Žďáru nad Sázavou do provozu první vytištěnou budovu školy na severní polokouli.

Tištěné stavby mají ekologický rozměr

Projekt je podle Dominika Stupky zajímavý a unikátní právě i tím, že se v něm propojuje mnoho odvětví. „Je to výzva. A máme ambiciózní cíl: Naše know-how chceme využít k tomu, abychom tu za 10 let realizovali všechny stavby,“ sdílí vizi, v jejímž jádru je, podobně jako u automatizace v jiných oborech, reakce na aktuální situaci ve stavebnictví, kterému kriticky chybí pracovníci. „Navíc v oblasti stavebnictví očekáváme podobný vývoj jako třeba v automobilovém průmyslu – důraz na přesnost a efektivitu je tak velký, že výrobu lze uskutečnit jen s pomocí strojů. I ve stavebnictví se člověk přesune do pozice toho, kdo vyvíjí a ovládá stroje, místo aby zastával manuální práci,“ objasňuje.

A proměna stavebnictví 3D tiskem má i ekologický rozměr. Součástí celého procesu je vývoj počítačových programů, jež hledají optimální tvary konstrukcí tak, aby se využilo minimální potřebné množství materiálu při stejné pevnosti, která je pro statiku domu potřeba. Dům se také bude tisknout už s hotovými prostupy, nic se nemusí dodatečně vysekávat, čímž zásadně ubývá odpadu.

Prototyp domu a mezinárodně sdílené know-how

V červnu letošního roku dlouhý výzkum a vývoj vyústil v zahájení tisku prvního betonového domku, a to pod širým nebem na firemním pozemku ve Žďáru nad Sázavou. Je to prototyp o velikosti 70 m², na kterém budou probíhat dlouhodobé testy odolnosti, naplánováno je průběžné 3D skenování a ověřování vlastností domu v dlouhodobém horizontu. V laboratořích firmy se nyní testují také ukrajinské suroviny pro výrobu betonu. Za sebou už má firma kromě prvků městského mobiliáře totiž také tisk prototypů obranných zátarasů pro Ukrajinu. Dál je v plánu dodávat nejen na Ukrajinu i samotné stroje, aby si zákazníci přímo na místě mohli tisknout betonové prvky, jaké potřebují.

Rozsáhlé know-how, které ICE Coral buduje kombinací tradičních strojírenských a stavebních oborů s high-tech technologiemi, se uplatní i v propojení špiček akademické a byznysové sféry v institutu EIMAC – European Institute for Materials, Automation and Construction, který ICE iniciovala. „EIMAC chce sdružovat špičkové odborníky zaměřující se na vývoj nových stavebních materiálů, navrhování moderních konstrukcí, architektonický design a technologie pro robotickou automatizovanou aplikaci v oblasti prefabrikace i monolitických betonových konstrukcí,“ uvádí na adresu v Česku nově se rodící technické disciplíny Rudolf Hela, jeden ze zakládajících členů institutu a profesor Ústavu technologie stavebních hmot a dílců. Partnerem EIMACu je také univerzita ETH v Curychu, ČVUT v Praze, společnosti Siemens, Mapei nebo Sika.