Warstwowe domy z drukarki 3D?

Wraz z pojawieniem się druku 3D powstała nadzieja, że ta działająca poprzez nakładanie materiałów, zaawansowana technologia, znana również jako wytwarzanie przyrostowe, pozwoli na rozwiązanie ważnych problemów branży budowlanej związanej z kosztami, szybkością powstawania inwestycji oraz ich śladem węglowym. Pokładano w niej wielkie nadzieje. Jak przebiegał jej rozwój w ostatnich latach, jaki jest jej obecny stan oraz czy te nadzieje na przełom się potwierdziły?

Kontekst historyczny i postępy technologiczne

Druk 3D, znany również jako wytwarzanie przyrostowe, rozpoczął swoją historię w latach 80. XX wieku. Wszystko zaczęło się w 1984 roku, gdy Charles Hull wynalazł stereolitografię (SLA), pierwszą technologię druku 3D, która wykorzystuje światło ultrafioletowe do utwardzania warstw ciekłego fotopolimeru. W 1986 roku Hull założył firmę 3D Systems, wprowadzając na rynek pierwszą komercyjną drukarkę 3D – SLA-1. Wkrótce pojawiły się kolejne innowacje. W 1987 roku Carl Deckard z Uniwersytetu Teksańskiego opracował selektywne spiekanie laserowe (SLS). Te technologie pozwoliły na drukowanie z różnych materiałów, takich jak tworzywa sztuczne, metale i ceramika, co rozszerzyło zakres zastosowań druku 3D. W XXI wieku druk 3D stał się bardziej dostępny dzięki obniżeniu się kosztów sprzętu i materiałów. W 2005 roku projekt RepRap przyczynił się do popularyzacji tanich drukarek 3D zdolnych do samoreplikacji. To przełomowe rozwiązanie otworzyło nowe możliwości dla wielu branż, w tym dla architektury.

Branża ta szybko dostrzegła potencjał druku 3D. Początkowo technologię tę wykorzystywano do tworzenia precyzyjnych modeli i prototypów budynków. Dzięki drukowi 3D architekci mogli szybko i dokładnie przedstawiać swoje wizje klientom, co przyspieszało procesy projektowe i decyzyjne. Jednak prawdziwa rewolucja nastąpiła, gdy druk 3D zaczęto stosować w wielkiej skali do tworzenia pełnowymiarowych struktur. W 2014 roku w Chinach firma WinSun zbudowała dziesięć domów w ciągu jednego dnia za pomocą drukarek 3D. Kolejnym przełomem było stworzenie pierwszego na świecie biurowca wydrukowanego w 3D w Dubaju w 2016 roku.

Obecne zastosowania w architekturze

Dziś druk 3D rewolucjonizuje praktyki architektoniczne, oferując bezprecedensową elastyczność, precyzję i zrównoważony rozwój. Architekci wykorzystują tę technologię do tworzenia skomplikowanych kształtów, które byłyby trudne lub niemożliwe do osiągnięcia tradycyjnymi metodami. Na przykład, druk 3D umożliwia budowę złożonych fasad, spersonalizowanych komponentów budowlanych, a nawet całych struktur wielkoformatowych. Możliwość drukowania z różnych materiałów, w tym betonu, metali i polimerów, dodatkowo zwiększa jej zastosowanie. Jednym z godnych uwagi zastosowań jest produkcja prefabrykowanych komponentów budowlanych, które mogą być montowane na placu budowy, skracając czas powstawania inwestycji i zmniejszając ilość odpadów wytwarzanych w trakcie jej trwania. Podejście to nie tylko zwiększa wydajność, ale także minimalizuje wpływ na środowisko, zgodnie z rosnącym naciskiem na zrównoważone praktyki budowlane.

Korzyści i wyzwania

Główne korzyści wynikające z zastosowania druku 3D w architekturze to zmniejszenie ilości odpadów materiałowych, niższe koszty pracy oraz możliwość tworzenia wysoce spersonalizowanych projektów. Eliminując potrzebę tradycyjnych form, druk 3D zmniejsza zużycie surowców i przyspiesza proces budowy. Dodatkowo technologia ta wspiera tworzenie lekkich struktur z optymalnym wykorzystaniem materiałów, co przyczynia się do realizowania celów zrównoważonego rozwoju. Jednak adaptacja druku 3D w architekturze nie jest pozbawiona wyzwań. Wysokie koszty początkowe, ograniczona skalowalność dla dużych projektów oraz przeszkody regulacyjne stanowią znaczne bariery. Ponadto technologia ta wymaga specjalistycznej wiedzy i umiejętności, co wymaga ciągłego kształcenia i szkolenia profesjonalistów w tej dziedzinie.

Czy druk 3D rozwiąże nasze problemy?

Czy jednak druk 3D może naprawdę rozwiązać wszystkie problemy branży architektonicznej ? Obecna zmaga się ona z takimi wyzwaniami, jak zrównoważony rozwój, zmiany klimatyczne, urbanizacja oraz potrzeba zachowania lokalnych tradycji kulturowych. W kontekście tych problemów druk 3D w architekturze może być postrzegany zarówno jako innowacyjne rozwiązanie, jak i chwilowa ciekawostka. Z jednej strony, technologia druku 3D ma potencjał do tworzenia bardziej zrównoważonych i ekonomicznych budynków poprzez minimalizację odpadów, optymalizację wykorzystania materiałów oraz umożliwienie szybszej realizacji projektów. Przykładem mogą być domy drukowane z lokalnych surowców, które nawiązują do architektury wernakularnej, łącząc nowoczesność z tradycją. Tego typu rozwiązanie zastosowano dzięki technologii TECLA we Włoszech. Projekt przedstawiony przez pracownie Mario Cucinella Architects oraz WASP zaowocował realizacją domu mieszkalnego drukowanego z gliny.

Z drugiej strony, istnieje obawa, że technologia ta może zostać zredukowana do modnego trendu, który nie spełni długoterminowych wymagań branży budowlanej, jeśli nie będzie odpowiednio rozwijana i integrowana z holistycznym podejściem do architektury. Rozważania te prowadzą do pytania, czy druk 3D stanie się stałym elementem architektury przyszłości, czy też pozostanie jedynie interesującym epizodem na jej drodze rozwoju.

Perspektywy na przyszłość

Przyszłość druku 3D w architekturze wygląda obiecująco, z ciągłymi badaniami skoncentrowanymi na pokonywaniu obecnych ograniczeń i rozszerzaniu możliwości. Innowacje w dziedzinie materiałoznawstwa, takie jak rozwój bardziej trwałych i zrównoważonych rozwiązań do druku, mają na celu zwiększenie użyteczności wydrukowanych struktur. Ponadto postępy w dziedzinie robotyki i automatyzacji mogą dodatkowo usprawnić proces budowy, czyniąc druk 3D na dużą skalę bardziej atrakcyjnym.

Istnieją progonozy, że druk 3D odegra kluczową rolę w rozwiązywaniu globalnych niedoborów mieszkań poprzez umożliwienie szybkiej budowy przystępnych cenowo, wysokiej jakości domów. Ponadto potencjał technologii do tworzenia adaptacyjnych i responsywnych komponentów budowlanych może prowadzić do bardziej inteligentnych i odpornych projektów architektonicznych. Oby nadzieje wiązane z tą technologią nie skończyły się jak marzenia o szklanych domach.

Tekst opracowała Magdalena Wałek

Magdalena Wałek, architektka i doktorantka związana z Wydziałem Architektury Politechniki Śląskiej. Specjalizuje się w wykorzystaniu nowoczesnych narzędzi cyfrowych w ochronie dziedzictwa kulturowego i zabytków. Redaktorka portali Grupy Sztuka Architektury.

Nie przegap okazji!!!

zapisz się do naszego newslettera