Zahoďte cihly, domy vytiskněte! Ve stavebnictví se prosazuje trend 3D tisku

Co je 3D tisk, asi každý ví. Ale pro pořádek: jde o vytváření trojrozměrných modelů pomocí speciálních tiskáren, jež pracují s technologií rychle tuhnoucích plnidel. Těmito takzvanými filamenty jsou většinou natavované pryskyřice, s jejichž pomocí se dají snadno vytvářet jednoduché i super složité lehké výrobky od hraček až po trysky kosmických raket. Ve stavebnictví se tyto pryskyřice jako takové nepoužívají, už se ale objevily technologie, které používají rychle tuhnoucí beton, který na sebe může speciální robot snadno vrstvit a vytvářet tak pevnou konstrukci.

První byly domy

V roce 2020 se na hladině Vltavy objevil ponton a na něm byl Prvok – první dům postavený právě 3D tiskem. Nápad se v hlavě zrodil sochaři Michalu Trpákovi, který v 3D tisku viděl zajímavou výzvu.

Prvok na Vltavě. (zdroj: Buřinka České spořitelny)

Celý dům o rozměrech 13,35 m × 3,5 m x 3,1 m byl vytištěn za pouhých 22 hodin, při rychlosti tisku 15 cm/s. Jeho 43 tun těžké stěny pak byly přemístěny na plovoucí ponton a ten v době vrcholícího koronaviru fungoval jako názorná ukázka toho, co všechno 3D tisk dokáže.

„Unikátní je nejen technologiemi a formou, ale zejména materiály a zelenou střechou. Principy upcyclingu nás dovedly k užití recyklovaného dřeva. Se společností ERCtech jsme testovali také speciální betonový recyklát,“ říká Michal Trpák, sochař a autor návrhu Prvoka.

„Stavba" Prvoka. (foto: David Veis)

Dům je navržen tak, aby v jakémkoliv prostředí vydržel minimálně sto let. „Do budoucna budou moci majitelé stavbu na vrcholu životnosti rozdrtit a stejným materiálem ji vytisknout znova,“ zmiňuje Trpák.

Zkušebních 3D tisků u nás už proběhla spousta. Jako další stojí za zmínku projekt, realizovaný na Strojní fakultě ČVUT: v rámci výzkumné činnosti tam postavili největší 3D tiskárnu na území ČR. Podle návrhu odborníků z ústavu vznikl ve strojírně Podzimek a Podzimek a Synové velký stroj, který na rozdíl od jiných není jen robotickou rukou, ale disponuje portálovou konstrukcí. Projekt byl unikátní díky speciální technologii zpracování betonové směsi, kdy lze plynule regulovat dobu nástupu jejího tuhnutí. Nejvíce ceněným aspektem této tiskárny je to, že může pracovat za různých klimatických podmínek přímo na stavebním pozemku, kde má tištěná budova nastálo stát.

Zastávka u Výstaviště Praha

To nejnovější se však objevilo v Praze v září 2022. Společnost So Concrete ve spolupráci s Dopravním podnikem hlavního města Prahy instalovala na nástupní stanici tramvajové linky č. 12 první tramvajovou zastávku vytištěnou na 3D tiskárně. Zaujme nejen technologií výroby, ale hlavně svým tvarem.

Zastávka u Výstaviště. (foto: Tomáš Hejzlar)

Design zastávky je nejen jedinečný, ale především maximálně efektivní – oproti běžným technologiím ušetří až 60 % materiálu. Záviš Unzeitig, designér So Concrete, vysvětluje, jak proces navrhování, inspirovaný přírodními vlivy, probíhá: „Už při návrhu dochází k analýze konstrukce po statické stránce a pomocí topologické optimalizace je pak možné redukovat objem použitého materiálu. Estetické kvality a statické požadavky přitom zůstávají zachovány.“

Detail zastávky. (foto: Tomáš Hejzlar)

Zastávka je složena z několika konstrukčních segmentů, na něž byly použity různé druhy betonu a různé přístupy 3D tisku. Střecha a lavička pro cestující jsou vyrobeny pomocí robotického 3D tisku. Pro sedací plochu lavičky nebyla na rozdíl od střechy použita rozptýlená výztuž z ocelových drátků, při výrobě hlavic sloupů robot vyfrézoval a vytiskl formy, do kterých byly následně vytištěny finální hlavice. Celá nosná konstrukce tak byla na míru danému místu vytištěna za pouhých 24 hodin.

Lídr světového trhu

Firem, startupů a vědeckých pracovišť, které se 3D tiskem velkých konstrukcí zabývají, je už nespočet – dům postavený na 3D tiskárně tak na planetě vyroste v průměru každý měsíc. Výzkumníci se předhánějí, jak udělat stěnu hladší a pevnější z levnějšího materiálu, nebo jak postavit vyšší konstrukci. Některé vytištěné domy už jsou standardně obývané a využívané, jiné už jsou dokonce i na standardním realitním trhu. 3D tisk už teď dosáhne do druhého patra a řeší se, jak dojít ještě výš, jak zvětšit půdorys, zmenšit zastavěnou plochu a další, a další výzvy.

Představme si třeba firmu ICON, která patří ke špičkám. Ne, že by již vytiskla desítky a stovky domů, ale zdá se, že k tomu má našlápnuto. Její devizou je totiž technologie 3D tisku speciálními portálovými roboty. V portfoliu už několik domů má, například House Zero, to hlavní ji ale teprve čeká.

House Zero. (foto: Casey Dunn)

Společně se světoznámou architektonickou kanceláří BIG-Bjarke Ingels Group (ano, to je ta, která navrhla novou filharmonii pro Prahu) totiž připravuje nové městečko, které bude kompletně celé vytištěné touto technologií. Stát bude na předměstí amerického Austinu a celkem půjde o soubor sta budov.

Interiér House Zero. (foto: Casey Dunn)

První rezervace má být možno učinit v roce 2023, investoři si budou moci vybrat z osmi různých typů domů, které jsou nyní připraveny v katalogu. Všechny budou postaveny 3D tiskem, dostanou plechové střechy, na ně solární panely a do interiéru chytré řízení domácnosti. Už dnes je vytištěno těchto osm vzorových domů, které si zájemci budou moct s otevřením rezervačního systému prohlédnout.

Ovšem ani s tímto ICON nekončí. Opět s BIG-Bjarke Ingels Group totiž míří i mimo Zemi. Navrhli systém, jak stavět na Marsu pomocí 3D tisku. Samozřejmě ne z betonu, jak ho známe, ale pomocí místního písku a speciálního pojiva.