Hoe 3D-printen duurzame bouw drijft met innovatieve materialen

Bouwprinten heeft de afgelopen jaren veel geweldige initiatieven gezien, van 3D-printdrones tot massieve kabelgedreven, oneindig-bouw machines. Echter, bouwen naar het volgende niveau tillen gaat niet uitsluitend over het verbeteren van de hardware, maar ook de invoermaterialen. Het is geen geheim dat de bouwindustrie verspillend kan zijn, als een van de grootste resourceverbruikers. Hoewel 3D-printen het afvalniveau verlaagt, biedt het ook kansen in nieuwe, innovatieve materialen.

Het simpelweg toepassen van de zelfde oude cementen en methoden kan de technologie voor sommigen in het bouwveld aantrekkelijk maken, maar het presenteren van een weg vooruit met duurzame, goedkopere en milieuvriendelijkere geautomatiseerde operaties kan iets nieuws en echt vernietigends aan de mix toevoegen. Immers, 3D-printen heeft veel verschillende materiaalmogelijkheden geboden aan productie, waarom niet kijken naar het potentieel in het veranderen van de bouwstenen van onze huizen, kantoren, en misschien een dag, hele steden.

WASP's $1.000 Huis

Afbeelding 1 met dank aan WASP

Hoewel niet 100% duurzaam, en ook rekening houdend met de realiteit dat de commerciële versie veel meer kan kosten dan $1.000 als alles gezegd en gedaan is, vertegenwoordigt WASP's Gaia-project nog steeds een interessante voorstel voor potentiële bouwmogelijkheden met nieuwe materialen. Het huis zelf is ultra-goedkoop, neerkomend op ruwweg $1.000 in materialenkosten. Het kan dienen als een cruciale oplossing voor de huisvestingscrisis en de bouwkosten voor de volgende generatie verlagen.

Het Gaia-project gebruikt een aarde-en-rijst-gebaseerd mengsel, terwijl cement de hoofdbouwfunderingen vormt en het dak grotendeels uit hout bestaat. WASP demonstreerde het proces van het bouwen van alleen het frame, dus met elektriciteit, verlichting en loodgieterswerk, moeten bouwers nog steeds materiaal- en arbeidskosten in rekening brengen. Dat gezegd hebbend, is het een wonder dat het frame zo veel kost als een high-end telefoon, wat demonstreert hoe ver de additieve productietechnologie is gekomen.

"Gaia vertegenwoordigt een voorbeeld van verlaagde kosten, vooral als vergeleken op de thermische prestaties die meestal alleen met verschillende traditionele systemen verkregen worden," uiteenzette Massimo Moretti, CEO van WASP. "Op dit moment evalueert het bedrijf elke mogelijkheid om de bouwmarkt te betreden. Waarschijnlijk zal de meest betrouwbare strategie een bouwdienst zijn, met ons team betrokken bij de muurconstructie."

Veendrukken als betonalternatief

Veen bestaat voornamelijk uit een mengsel van afgebroken plantmateriaal dat inheems is in veel vochtige gebieden en moerassen. Als een natuurlijk materiaal, heeft het potentieel om te ontwikkelen als een goedkope alternatief voor cementen en tegelijkertijd, met onderzoekers die kostenverlagingen van tot 90% suggereren. Het is geen verrassing dat onderzoekers van Estland's Tartu Universiteit degenen waren die deze verwerkingsmiddel ontdekten, gezien het 20% van het Estse land uitmaakt.

Sommigen zouden zich zorgen kunnen maken dat dit de ontginning van de veengebieden voor al die agressieve industriële bouwoperaties zou betekenen. Geen noodzaak om te vrezen, want het gebruikt alleen de bovenste droogere deel van de veen en afvalproducten zoals olieschelpas als het belangrijkste bindmiddel (wat de alkalinitijd voorkomt die in het materiaal ontstaat door vocht). Wat het materiaal veel meer wenselijk maakt is dat er weinig behoefte is aan isolatie, vulling of zelfs geluiddemping vanwege de luchtkleuring van de constructie.

Het is ook vrij goedkoop om te construeren, met onderzoekers die €5.000 schatten om de buitenste frame van een 100-150 vierkante meter huis te 3D-printen. Dat is 1/10^de van de kosten van traditionele productietechnieken.

Hennep bouwprinten voor isolatie en panelen

Terwijl sommige overmatige verdedigers van legalisatie beweren dat hennep een wondermateriaal is dat alles kan bereiken, kunnen ze de bruikbaarheid ervan een beetje overstaten. Velen hebben het gebruik van "hennepbeton" aangehaald als een veel betere alternatief voor traditioneel beton, maar helaas, de jury is er nog niet uit over het hogere prijs (afhankelijk van het gebied), lage dichtheid en gebrek aan draagvermogen. Echter, hennep zelf heeft verschillende voordelen die het ideaal maken voor bepaalde delen van huizen.

Australisch hennepbedrijf Mirreco is misschien de beste illustratie hiervan. Hun 3D-printprocedure gebruikt hennepbiomassa als materiaal voor de fabricatie van bouwpanelen voor huizen. Mirreco gespecialiseerde machines die een hele hennepplant kunnen verwerken en scheiden in diverse items, wat veel biologisch afbreekbare opties biedt voor de bouwsector.

Hennep is een heel veelzijdig materiaal omdat het draadachtige materialen kan produceren voor dingen zoals touwen en tassen of gecomprimeerd kan worden tot harder, vast massa voor panelen en isolatie. Hoewel het project nog in ontwikkeling is, heeft Mirreco een partner weten te werven in Arcforms, die willen helpen de potentie van hennepbiomassa binnen de bouwsector te tonen door huizen te bouwen. Het bevordert ook het kweken van planten die kunnen helpen koolstof in de atmosfeer te remmen, dus er is een additioneel voordeel betrokken.

Bamboecomposieten in plaats van hout

Bio-afgeleide materialen kunnen een unieke textuur voor ontwerp bieden en makkelijk beschikbare grondstof voor veel projecten. Bamboe, bijvoorbeeld, groeit snel in een breed bereik van klimaten en sommige soorten ervan groeien meer dan drie voet per dag. Het kan 35% meer massa per hectare omhullen dan het equivalente bedrag voor bomen en bovendien is het een natuurlijk organisch product dat geen meststoffen of pesticiden vereist.

"Bamboe heeft interessante eigenschappen en we kunnen een hoog volume ervan verkrijgen," zei wetenschapper Soydan Ozcan van Oak Ridge National Laboratory's Materials Science and Technology Division. Het project gebruikte ongeveer 10.000 pond materiaal, wat het de grootste ooit gecommissioneerde door DesignMiami maakt.

Zelfs naast bamboe, zijn er tonnen van andere natuurlijke grondstoffen die toelaten voor beter gebruik van 3D-geprinte vormen, wat goedkopere en duurzamere alternatieven biedt voor onze huidige materialen. Met ontbossing, koolstofemissies en niet-biologisch afbreekbaar afval die zulke grote kwesties worden, is het tijd dat we anfang nemen anders te denken (en te handelen)!

Uitgelichte afbeeldingen met dank aan WASP, Estonian Peat Association, Mirreco & Oak Ridge National Laboratory.