Nye arkitektoniske muligheder gør 3D betonprint relevant

Der er stor interesse omkring 3D-print til byggeriet og avisoverskrifter beretter om huse printet på under 24 timer

Der er stor interesse omkring 3D-print til byggeriet og avisoverskrifter beretter om huse printet på under 24 timer. Men kan de nye printteknologier få en betydning for byggeriet - udover potentielt at bidrage til at opføre betonkonstruktioner hurtigt? Ja, lyder svaret fra Teknologisk Institut.

Teknologisk Institut har gennem de seneste 3 år undersøgt mulighederne med at 3D-printe med beton med henblik på at tilvejebringe nye teknologier og ydelser til gavn for hele den danske byggebranche. Projektleder Thomas Juul Andersen ser et stort potentiale i teknologien – men vil gerne væk fra det ensidige fokus på hastighed og produktivitet.

- Globalt set er der igangsat mange initiativer, hvor der udvikles metoder til at kunne 3D-printe med beton til byggebranchen. Når vi kigger på USA, Rusland og især Kina er de kommet forholdsvis langt med at printe beton i bygningsskala, men tendensen i disse lande er, at der er stort fokus på at forbedre produktiviteten i byggeriet, hvilket ses gennem en række 3D-printede bygningsdele i beton, som ved første øjekast ligner traditionelle bygningsdele, men ved nærmere eftersyn har en overfladetekstur med 3D-prints karakteristiske lagdeling. Det synes vi er lidt ærgerligt, for potentialet i teknologien er langt større, siger Thomas Juul Andersen.

Europæerne udforsker arkitekturen

Også i Europa er der sat gang i en lang række initiativer omkring 3D-betonprint. Men i Europa synes fokus ikke kun at være rettet mod produktivitetsforbedring.

- Tendensen i den europæiske udvikling er mere en udforskning af den nye teknologis arkitektoniske muligheder. En afsondring som jeg mener kan vise sig at være rigtig vigtig, hvis 3D-betonprint skal finde sin relevans i fremtidens byggeri, siger Thomas Juul Andersen.

Thomas Juul Andersen understreger, at 3D-betonprint er en kompleks teknologi, som kræver ekspertise indenfor flere områder, hvis man skal både forstå og udnytte teknologien til fulde.

- At arbejde med 3D betonprint kræve viden indenfor især arkitektur, bygningskonstruktion, betonteknologi samt robotteknologi. Herudover adskiller 3D-betonprint sig væsentligt fra traditionel betonproduktion fordi betonen gennemgår flere faser i en printproces og hver fase kræver forskellige egenskaber indenfor relativt kort tid. Ud over at betonen skal være tilpas flydende til at kunne pumpes, skal den være tilpas fast til at holde sin form efter ekstrudering, den skal opbygge hurtig styrke til at kunne bære de efterfølgende lag samt sikre en god vedhæftning mellem de printede lag. Desuden skal den printede beton naturligvis også opfylde øvrige krav, som ved traditionelle støbninger, såsom styrke, holdbarhed, modstandsdygtighed overfor eksempelvis frost osv., forklarer Thomas Juul Andersen.

Fri formgivning og debat om æstetik

Som udgangspunkt tillader 3D-betonprint en fuldstændig fri formgivning. Og det er ikke nødvendigvis mere kompliceret at printe avancerede geometrier i forhold til traditionel formgivning. Det betyder blandt andet, at form ikke koster ekstra, hvilket ellers altid gør sig gældende ved traditionel betonproduktion. Derfor kan det med rette postuleres, at jo mere geometrisk variation, desto mere konkurrencedygtig er 3D-betonprint på prisen sammenlignet med traditionel betonproduktion.

- En 3D-printet betonoverflade er typisk karakteriseret af de horisontale linjer, som resultat af lag-på-lag printmetoden. Dermed adskiller den sig fra andre konstruktionstyper- og metoder, herunder også traditionel betonfremstilling, og kan betragtes som et nyt materiale med dets egne karakteristika. Indtil nu har eksperimenter med printede betonoverflader medført en del kritik, som primært går på, at overfladerne har dårlig kvalitet og lag-på-lag metoden giver mindelser om stablede pølser. I flere tilfælde er kritikken måske berettiget, men den bør også føre til en interessant diskussion af, hvilke nye æstetiske kvaliteter 3D-printede betonoverflader kan give i fremtidens byggeri, siger Thomas Juul Andersen og understreger at et af de helt store potentialer med 3D-betonprint er at skabe materialebesparende konstruktioner.

- Med 3D-betonprint er der ikke samme restriktioner til udformning og design som ved traditionel støbning i støbeform, hvilket selvfølgelig skaber en udvidet arkitektonisk frihed i formgivningen. Endvidere skal der ved 3D-betonprint ikke udfyldes et hulrum som i en støbeform, og det er derfor naturligt at optimere processen og kun udlægge materiale dér, hvor der er brug for det. Derfor er printede konstruktioner typisk ikke massive, men har hulrum som både sparer materiale, printtid og vægt, siger Thomas Juul Andersen.

Udfordringerne tages op

Nogle af de særlige udfordringer ved 3D-betonprint, hvor der endnu ikke findes industrialiserede robuste løsninger, er indenfor armering og åbninger/udhæng.

- Der findes flere gode eksempler på, hvordan armering af betonkonstruktioner kan implementeres i printprocessen, men der mangler fortsat mere udvikling på området, før det fulde potentiale af armerede 3D-printede betonkonstruktioner kan forløses, slutter Thomas Juul Andersen og fortæller, at udfordringer blandt andet tages op den 29. november, hvor Teknologisk Institut og innovationsnetværket InnoBYG inviterer til konference om 3D-printet byggeri, hvor der bl.a. vil være indlæg fra førende eksperter fra både Holland, Schweitz, Frankrig og Danmark.

Fakta:

Printede betonoverflader kan varieres ved at anvende forskellige dysegeometrier og printe ved forskellige hastigheder og retninger. Herudover findes udvidede muligheder for at variere en printet betonoverflade via forskellige farver. Modsat traditionel betonstøbning, kan farverne ændres imellem de printede lag i selve printprocessen. Dermed kan der skiftes farve fra et lag til det næste, og der kan fremkomme store farvevariationer på en flade.

Der refereres ofte – lidt fejlagtigt – til 3D-printede bygninger, når medierne omtaler projekter med 3D-betonprint. I praksis er der ikke tale om, at hele bygningen 3D-printes – oftest vil der være tale om, at dele af råhuset er printet, typisk søjler og vægge. Her synes teknologien at være mest oplagt, måske på grund af den fundamentale tilgang med lag-på-lag, som i det traditionelle byggeri mest minder om måden af bygge sten-på-sten med mursten. Der er flere eksempler på 3D-printede vægge, facader og søjler som allerede er produceret, primært prototyper og forsøgsbyggerier. Et af disse er placeret i Danmark. Således har 3D-printhuset printet deres 50 m2 store bygning ”The BOD”, i København, som viser, hvordan der kan printes kurvede vægge, facader og søjler på stedet.