Organizacija Habitat for humanity se okušava u 3D štampanju pristupačnih domova sa ciljem da postigne bržu i efikasniju izgradnju.
- U gradu Tempi, u državi Arizona, organizacija Habitat for Humanity je napravila prototip svog prvog 3D štampanog doma.
- Tehnologija ima potencijal za bržu izgradnju dok istovremeno smanjuje troškove radne snage i materijalni otpad.
- Inovativna tehnologija bi takođe mogla da privuče potencijale volontere i investitore.
Na rekordnoj vrućini, danima sa temperaturom od 43 stepena, u Tempi u Arizoni, 3D štampač organizacije Habitat for Humanity je brektao postavljajući redove maltera kako bi stvorio prvi 3D štampani dom ove neprofitne organizacije: objekat za jednu porodicu, sa tri spavaće sobe i sa ukupnim životnim prostorom od skoro 160 kvadratnih metara.
Ovaj projekat će pomoći da se utvrdi održivost 3D štampanih održivih domova. „Nadamo se da ćemo doprineti formiranju osnova znanja koje ovo donosi“, kaže Džejson Barlou, predsednik i izvršni direktor organizacije Habitat for Humanity Centralne Arizone. „Jednoga dana bio ovo mogla da bude normalna poslovna praksa: Samo izvadite štampač i odštampate svoj dom.“
Toplotni talas je stvorio užasne uslove za bilo koju vrstu izgradnje, a pravio je dodatne izazove tokom rada 3D građevinskog štampača COBOD BOD2.
„Mešavina maltera i brzina štampanja moraju da odgovaraju vremenskim uslovima“, kaže Semjuel Hager, inženjer aplikacije i vođa projekta za Peri USA, kompaniju koja obezbeđuje BOD2 štampač, materijal za štampanje, fajlove za štampu i stručnost. Ukoliko bi tim išao suviše brzo ili napravio suviše mokru mešavinu, zid bi se srušio. Ako bi išao suviše sporo, redovi se ne bi dobro držali jedan za drugi. (Temperature ispod tačke mržnjenja takođe otežavaju ispumpavanje mešavine.)
Uprkos izazovima, štampanje je završeno sredinom juna 2021. godine, spremno da volonteri i budući vlasnici izgrade konvencionalan krov, postave podove, okače vrata, ormariće i okreče. Iako je moguće da se zidovi poravnavaju dok se štampaju, spoljašnji i unutrašnji zidovi kuće ove organizacije će biti ostavljeni tako kako su štampani, u talasastim slojevima.
Inovacija za povoljnije stanovanje
„Poenta Habitata je obezbediti pristojno, pristupačno stanovanje ljudima kojima je to potrebno“, kaže Barlou. „Posebno sa kretanjima tržišta u ovoj oblasti, mi uvek tražimo inovativne načine da izgradimo bolje domove.“ Razmatrao je i konstrukciju od presovanih blokova zemlje, polimera iz recikliranih flaša i blokovima od konoplje.
Pre nekih 19 meseci, Klarens Mekalister, direktor firme za 3D izgradnju, prišao je Barlou sa predlogom da koriste aditivni proces kompanije Peri.
Habitat je već imao gradilište i planove koje je odobrio grad za konvencijalno izgrađenu kuću. Iskoristili su kompaniju Candelaria Design Associates da modifikuje planove kako bi bili usklađeni sa tehnologijom 3D štampe. Kompanija Candelaria je specijalizovana za kuće po meri, ali je direktor Mark Kandelarija u odboru Habitata i stručnost svoje kompanije je poklonio kao donaciju.
Ne/konvencionalan dom
Zahvaljujući donacijama materijala, stručnosti, upotrebi BOD2 i zemljišta, ovaj projekat organizacije Habitat može da služi kao prototip i iskustvo iz kojeg svi mogu da nauče.
U saradnji sa kompanijom Peri, Candelaria je uzela postojeće Autodesk AutoCAD fajlove i ubacila ih u Autodesk softver Fusion 360 kako bi izbacila BIM (Building Information Modeling) podatke i napravila fajl koji će usmeravati putanju štampača dok postavlja zidove, sa završnim detaljima koje je obezbedila kompanija Peri.
Bilo je ključno da se ovo uradi kako treba: „Kada zid jednom odštampate, on je tu“, kaže Dejmon Vejk, direktor tima kompanije Candelaria i menadžer projekta.
Jedna prepreka je bio kodeks za građevinsku 3D štampu: Međunarodni građevinski kodeks (IBC) se još uvek ne bavi ovom vrstom konstrukcija. „Bilo je teško napraviti konstrukciju koja će ispuniti kodeks“, Vejk kaže. „Imali smo mnogo poziva preko platforme Zoom sa zvaničnicima grada Tempi.“
Na primer, štampač proizvodi par paralelnih zidova debljine 5 centimetara sa razmakom između njih. Ali kompaniji Candelaria nije bilo dozvoljeno da koristi zidove za potporu krova, pa je u zidnu šupljinu dodala armirane betonske stubove da podupiru lamelirane grede. Građevinski inženjer je tražio i horizontalno ojačanje spojeva.
Na osnovu ovog iskustva, Vejk smatra da bi bilo brže i jeftinije da se koriste tradicionalni okviri i gipsani zidovi za nenoseće unutrašnje zidove. Ističe da nepravilne unutrašnje zidne površine otežavaju ugradnju ormara.
„Nije stvar u tome da budemo brzi za štampač, već i za sve ostale“, kaže Vejk. „Ova tehnologija treba da otkrije svoje prednosti i mane da bi bila korisna građevinskoj industriji.“
Analiza troškova i koristi: kako se 3D štampane kuće
Zagovornici 3D štampane konstrukcije kažu da tehnologija ima potencijal za bržu izgradnju dok smanjuje troškove rada i protraćeni materijal. Pored toga, betonska masa čini da konstrukcija bude energetski efikasnija i bolje izdrži zemljotrese i teške vremenske uslove. Rastuće cene drvene građe i nedostatak kvalifikovane radne snage čine da 3D štampanje izgleda još privlačnije.
- Sudeći po kompaniji CNN, kompanija SQ4D tvrdi da je kuća u Riverhedu u Njujorku, nedavno prodata po 50% nižoj ceni, a izgrađena je 10 puta brže od konvencionalne konstrukcije.
- Kompanija Mighty Buildings prodaje unapred štampane i modularne kuće sa štampanim panelima i tvrdi da ovaj proces eliminiše 95% otpada.
- Kompanija Palari Group planira da izgradi zajednicu od 15 domova u Rancho Mirage, u Kaliforniji, u partnerstvu sa kompanijom Mighty, za koje Palari procenjuje da će se skratiti vreme izgradnje za 50%.
- Kompanija New Story, graditelj socijalnih stanova za siromašne zajednice, gradi demonstracioni projekat u Ostinu, u Teksasu, izračunala je da sa ovom tehnologijom može da uštedi 2.500 dolara po kući.
3D štampanje pristupačnih domova: Ideja za budućnost?
Habitat ne može da izračuna troškove projekta dok izgradnja ne bude završena. Čak i tada, zbog toga što je ovo novi način gradnje, teško će se porediti sa tradicionalnom konstrukcijom.
„Svi projekti koje sada vidite su prototipi“, kaže Mekalister iz kompanije 3D Construction. „Tek treba da se utvrdi da li možemo da budemo konkurentni.“
Peri Hagar kaže da će projekat Habitat biti konkurentan standardnoj konstrukciji sa gredama, a budući projekti će biti još jeftiniji. „Ima još prostora da se smanje troškovi, ali znamo da možemo ići brže sa manje ljudi“, on kaže. U pravim uslovima , to znači jedan dan za isporuku i postavljanje štampača. Verujemo da bismo u roku od dve nedelje mogli da se spakujemo i vratimo kući.
Izgradnja kuća organizacije Habitat obično uključuje 25-30 volontera i traje nekoliko nedelja, ali Hagar ističe da štampač BOD2 zahteva angažman samo dve osobe, jednu za kompjuterom, koja podešava brzinu štampanja i jednu za pumpom, koja proverava kvalitet materijala. Dakle, umesto da Habitat rasporedi tih 25 ljudi na jednu kuću, Hagar kaže: „Mogu da dovedu dvoje ljudi, pumpu i štampač i da urade istu količinu posla za isto ili kraće vreme.“
„Ovo bi moglo sve da promeni za pristupačno stanovanje – i bilo kakvo stanovanje – ako bismo mogli značajno da smanjimo troškove i vreme izgradnje“, kaže Barlou. „Ovo će nam postati pristupačnije kada budemo mogli da štampamo pet ili više dvospratnih domova u nizu istovremeno.“
Vejk dodaje da je projekat izazvao veliko uzbuđenje i pažnju javnosti jer je nešto novo. „Sa stanovišta projektanta, još uvek treba preći dug put da bi bilo efikasno…i uveriti se da je to najbolja alternativa“, on kaže. „Želite da budete sigurni da to ne radite zato što je novo, već zato što daje nešto što ne možete da dobijete od druge tehnike građenja. “
Postoji još jedan neprocenjiv aspekt ovog projekta: Organizacija uvek traži više sponzora i volontera, i Barlou se nada da će ovo zainteresovati ljude iz tehnološke industrije koji nisu obratili mnogo pažnje na Habitat. „Bila je to velika laboratorija“, on kaže. „Možda će to otvoriti vrata…“
Izvor: teamCAD
