Et hus laget av en 3D-skriver - det høres ut som en drøm om fremtiden eller science fiction for mange. De første husene fra 3D-skriveren ble samlet i Kina for seks år siden.
3D-utskrift, en gang en søt gimmick som kunne brukes til å lage små nøkkelringer, har gjort veien. I mellomtiden bygges det til og med et helt hus i 3D-skriveren: Gigantiske 3D-utskriftsroboter produserer betongpølser over hele verden, og lar hjelp av menneskelige byggearbeidere vokse opp rå grunnmurer. De første husene laget av 3D-betongelementer ble samlet i Kina allerede i 2014. Samme år besøkte den daværende amerikanske presidenten Barack Obama "3D Print Canal House" i Amsterdam, en prototype av den nye teknologien. Og i København i 2017 bygde et russisk og et dansk selskap sammen det første bebodde huset fra 3D-skriveren i Europa. Den unge industrien er internasjonal: i USA i 2018 ble det laget et 32 kvadratmeter stort hus fra 3D-skriveren fra det amerikanske selskapet Icon i Austin, Texas,Overskrifter. Soon Icon, sammen med en hjelpeorganisasjon i Mellom-Amerika, ønsker å opprette en landsby med 50 hus laget av 3D-skriveren - hver med et areal på 58 kvadratmeter - for de som trenger det. Ikon beregner en skallpris på 4000 amerikanske dollar. Byggetiden er tilsvarende kort: 3D-utskrift av et skall fra spraydysen tar maksimalt 24 timer.
Men den nye teknologien takler også lynraske format med større formater: I Kina ble det bygd et stort hus fra 3D-skriveren på bare 45 dager - villaen har et areal på 400 kvadratmeter! 3D-betongskriveren gjorde det meste av arbeidet der også. De robotiserte maskinene som den spesielle betongen kan påføres og formes med (teknisk betegnelse: ekstrudering) varierer avhengig av byggeprosjekt og leverandør.
Nye muligheter takket være 3D-utskrift
Det er mange muligheter: starter med automatisert masseproduksjon av enkle komponenter som bare kombineres for å danne en bygning på byggeplassen, til mobile roboter som fungerer autonomt på byggeplassen og til og med kan produsere bygninger med buede vegger eller avrundede hjørner. Maskinene er ikke bare raske: de muliggjør kunstneriske friformselementer som vil være svært kostbare hvis de lages for hånd. Åpninger og hulrom for kabler kan enkelt integreres i trykte vegger.
Mer bærekraft gjennom 3D-utskrift
En av de største fordelene med digital konstruksjon: den bruker ofte mindre materiale enn tradisjonelle konstruksjonsmetoder, og mer og mer resirkulerbar eller nedbrytbar plast kan brukes. Siden det ofte ikke er behov for forskaling, avhengig av 3D-trykkprosessen og materialet, genereres mindre avfall.
Og: Uten forskaling og stillas, ifølge en undersøkelse fra TU Dresden, elimineres rundt 35 prosent av byggekostnadene for skallet - i tillegg til hastighet, bærekraft og rimelig tilpasning, et annet argument for et hus laget av en 3D-skriver. Nikita Chen-Yun-Tai, grunnlegger og administrerende direktør i det amerikansk-russiske 3D-utskriftsrobotfirmaet Apis Cor, snakker allerede om at det er mulig å lage alle hus i fremtiden, fra små hus til eiendommer, i 3D-skrivere .
Start fotogalleri 
5 Vis alle 
Prototype: I fremtiden vil mennesker i nød i Austin, Texas, bo i slike hus laget av 3D-skrivere. Icon planlegger, sammen med ikke-statlige organisasjoner, å lage billige hus og hele bosetninger over hele verden ved hjelp av 3D-skrivere.
På skinner: "Vulcan II" kan skrive ut på et område på opptil 185 kvadratmeter. 3D-skriveren beveger seg frem og tilbake på skinner over et fundament og leverer betongpølsene. Lag på lag.
Lett konstruksjon: DFAB-huset med sin gjennomsiktige lette fasade ligger på NEST-forskningsbygningen i nærheten av Zürich: et fleksibelt fasadesystem med membraner og airgelisolasjon, kjent fra München Allianz Arena.
Trekonstruksjonsroboter: arkitektur, robotikk og håndverkere jobber sammen: trerammer ble prefabrikkert av to samarbeidende roboter ved ETH Zürich De saget bjelker og plasserte dem nøyaktig i rommet. Håndverkere skrudd sammen delene.
Fritt tak: Taket på DFAB House består av elleve konkave frittstående deler som, optimalisert med spesialutviklet programvare, sparer rundt 60 prosent betong sammenlignet med et konvensjonelt betongtak.
Nye konstruksjonsteknologier
Noen av pionerene i nybygg har allerede forlatt planeten vår mentalt. Med additiv produksjonsteknikk ønsker NASA å lage habitater for astronauter i fremtiden - fra lokale råvarer på månen eller Mars. De første forsøkene er allerede i gang.
På den annen side er "DFAB House" (digital fabrikasjon) nær Zürich, som ble innviet i 2019 i 2019, fremdeles på jorden, men nesten grenseoverskridende ble overført til reelle applikasjoner.
"I motsetning til byggeprosjekter der bare én digital teknologi brukes, for eksempel et hus laget av en 3D-skriver, samler DFAB-huset forskjellige nye teknologier," forklarer Matthias Kohler, professor i arkitektur og digital fabrikasjon ved det sveitsiske føderale institutt for teknologi. Universitetet i Zürich og initiativtaker til DFAB House.
Det smale treetasjes huset ble integrert som en enhet i forskningsbygningen NEST (Next Evolution in Sustainable Building Technology) ved ETH Zürich. NEST er designet som en modulær plattform som forskjellige hus kan legge til, som her kalles "enheter" og som alle er testlaboratorier for fremtidens levetid. Felles for alle de syv enhetene som er for tiden, er at de utforsker samspillet mellom mennesker, rom og teknologi.
strømforsyning
En sentral bekymring er økonomisk ressursbruk, så alle modulhus er koblet til en "ryggrad" som forsyner vann, varme, elektrisitet og internett, evaluerer forbruksdata og regulerer avhending. Nye løsninger for smarthjemmet og tingenes internett blir testet, blant annet i DFAB House, som er hjemmet til akademiske gjester: enheter og bygningssystemer er nettverksbyggede og i stand til å lære, noe som skal sikre livskomfort, men fremfor alt størst mulig energieffektivitet. Et fyrprosjekt for morgendagens bygging og opphold.
Mange arkitekter, ingeniører og håndverkere jobbet sammen for å oppnå dette. Åtte forskjellige professorater fra ETH Zürich, institutter, industripartnere og planleggere fra over 30 selskaper er involvert i DFAB House alene.
Teamarbeid
"Jobbprofilen til arkitekter, planleggere og håndverkere vil endre seg", er Matthias Kohler sikker. DFAB House viser hvordan det kan se ut: Roboter og menneskelige håndverkere jobber også tett sammen her. For en elegant buet bærende vegg reiste en robot, en mobil "Fabricator", først en ståltrådnettstruktur på stedet, som fungerte som forsterkning og forskaling. Ved hjelp av sensorene beveger den 2 meter høye roboten seg selv på larver. Gitterkonstruksjonen ble fylt med spesiell betong av arbeidere, og enden av veggen ble glatt for hånd.
Et teppe fra 3D-skriveren
Individuelle og komplekse betongkonstruksjoner kan også opprettes med "Smart Slab" -prosessen. For eksempel en lett gulvplate, som en enorm 3D-sandskriver produserte formelementer som ble hellet med fiberarmert betong. Roboter spilte til og med en viktig rolle i tømmerkonstruksjonen til DFAB-huset: to samarbeidende maskiner hadde prefabrikkerte den bærende tømmerkonstruksjonen i de øverste etasjene i "Robotic Fabrication Lab" på ETH Zürich. En robot tok ett element til trebjelketaket og holdt det mens et sekund så det passe. Deretter boret den andre robotarmen hull for å koble bjelkene. Til slutt plasserte begge robotene bjelkestrukturen i det nøyaktige romlige arrangementet. Med slike hjelpere har snekkeren mye tid,å se i fred og sjekke kvaliteten på arbeidet. Inntil han til slutt kan skru alt sammen.
Fra store manipulatorer og mobile konstruksjonsroboter
Mobilkonstruksjonsroboter er mindre enn store manipulatorer, men de kan også gjøre annet arbeid.
For skallbyggingen av et hus fra 3D-skriveren, må arkitekter først designe det på datamaskinen ved hjelp av 3D-arkitekturprogramvare (CAD). Disse CAD-dataene er grunnlaget for kontrolldataene som overføres til 3D-skriveren.
En 3D-betongskriver er ofte en industriell robot som har en trykkdyse montert på armen som et verktøy som den presser ut de 50 til 70 millimeter brede betongpølsene med - perle på perle.
Andre robotbyggearbeidere, kalt portalroboter, er høyere enn den planlagte konstruksjonen (ligner på en containerkran). De er faste eller beveges på styreskinner og kan produsere hele skallet av et hus fra 3D-skriveren i ett stykke. Disse store manipulatorene er noen ganger over 10 meter høye og flere meter lange og brede. I motsetning til dette virker mobile konstruksjonsroboter, montert på larver eller lastebiler, ganske små. For dette kan noen også legge murstein autonomt ved hjelp av en lang forlengelsesarm.
Vanlig betong, hurtigherdende spesialbetong eller plast brukes som byggematerialeblanding. Å finne den beste blandingen for 3D-betongutskrift er en viktig utfordring.
