Technologie

První česká 3D tiskárna budov

Řízení 3D tiskárny je založeno na průmyslovém řešení a využívá systém Sinumerik od společnosti Siemens

3D tisk z plastu a z kovu již našel místo v průmyslové praxi, ale tisk budov je stále ještě novinkou. Na základě spolupráce mezi Ústavem konstruování a částí strojů Fakulty strojní ČVUT, Experimentálním centrem Fakulty stavební ČVUT a společností Strojírny Podzimek a Podzimek a Synové vznikla v Třešti unikátní 3D tiskárna pro tisk konstrukcí budov. V současnosti se jedná o největší 3D tiskárnu v České republice.

Cílem projektu byl nejen vývoj 3D tiskárny, ale také zvládnutí problematiky zpracování a řízení vlastností tiskové hmoty. Pracovníci Ústavu konstruování a částí strojů navrhli kompletní konstrukční část 3D tiskárny, technologii dopravy tiskové směsi k trysce, zajišťovali řízení prvních tisků a přípravu vstupních dat. Součástí projektu byl také návrh testovací tiskárny. Ta byla vyvinuta pro prvotní experimenty s tiskovou hmotou, resp. k vývoji speciální hmoty vhodné pro 3D tisk, odborníky z Fakulty stavební.

Složení pilotních směsí bylo nejprve testováno v laboratoři, kdy tak vznikla paleta několika variant složení. Tisková hmota byla však finálně upravena až při experimentálních tiscích na zhotovené 3D tiskárně, která má proti testovací tiskárně svá specifika, daná dopravní délkou, povětrnostními vlivy a nutnými technologickými přestávkami. Je třeba zmínit, že se v tomto případě nejedná o tradiční beton, který je všeobecně znám ze stavební praxe. Finální hmota používaná pro 3D tisk z betonu je spíše malta, neboť maximální zrno použitého kameniva nepřesahuje 4 mm.

Nejsložitějším na  celém 3D tisku budov bylo spojení konstrukce, vyrobené společností Strojírny Podzimek, a technologie zpracování betonové směsi. Zpracování tiskové hmoty je v tomto zařízení řešeno unikátní metodou, díky které lze plynule regulovat dobu nástupu jejího tuhnutí. Vlastní regulační systém tuhnutí a tvrdnutí je důležitým faktorem řízení celé tiskárny, neboť tento nástroj umožňuje tisk prvků různých velikostí a umožňuje provozuschopnost za různých klimatických podmínek.

Tiskárna nevyužívá, jako mnoho obdobných projektů, robotickou ruku, ale pro její konstrukci byla zvolena koncepce portálu pojíždějícího po kolejnicích. V tomto portálu se vertikálně pohybuje příčník, po kterém pojíždí vlastní tisková hlava. Toto řešení tvoří pracovní prostor tiskárny o půdorysu 15 m x 7,5 m a výšce 5,5 m.

Vývoj probíhá ve společnosti Strojírny Podzimek a Podzimek a Synové

Společnosti Strojírny Podzimek a Podzimek a Synové

Řízení 3D tiskárny je založeno na průmyslovém řešení a využívá systém Sinumerik od společnosti Siemens. Činnost tiskárny je tedy analogicky s CNC obráběcími centry ovládána pomocí G-kódu. Tím je také ovládána doba nástupu tuhnutí tiskové hmoty. K tisku budovy tedy poté stačí projekt předem připravený v počítači, který tvoří základ každého tisku. Na následnou obsluhu tiskárny jsou zapotřebí dva lidé, kdy jeden se stará o přípravu směsi a druhý, který řídí a kontroluje průběh tisku. Tiskárna je schopná, jako jedna z mála na světě, pracovat ve venkovním prostředí bez ochranné stavby a umožňuje tisknout budovu přímo na místě, kde trvale zůstane.

Na otázku, proč se strojírenská a stavební firma Podzimek pustila do vývoje 3D tisku budov, odpovídá její ředitel, Martin Podzimek: “Vývoj naznačuje, že v dohledné době možná žádní stavební dělníci nebudou. Pak nám nezbyde než hledat řešení v robotizaci. Hrubou stavbu dokážeme udělat bez zedníků za den nebo dva.  Robotizace se dřív nebo později ve stavebnictví prosadí, proto chceme ve vývoji 3D tiskárny pokračovat. V případě zájmu investorů můžeme v budoucnu pokračovat tiskem dalších domů.“

Vývoj tiskárny, podpořený Technologickou agenturou ČR proběhl v rámci projektu „TH 04010143 – 3D tiskárna budov a prefabrikovaných komponent pro stavebnictví 4.0“, v rámci programu Epsilon.

-red-

Přidejte komentář

Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *

*