3D TISK REVOLUCE VE STAVEBNICTVÍ Ing. Michal Kovářík, doc. Ing. Pavel Svoboda, CSc. Katedra technologie staveb Specifika technologie 3D tisku a poslední světové trendy 1
Industrializace ve stavebnictví 2
Digitalizace ve stavebnictví předstupeň a podmínka robotizace 3
Interpretace virtuálního designu 4
Interpretace virtuálního designu maloformátový 3D tisk modelu 5
Co to je 3D tisk / aditivní výroba 6
Metody a technologie průmyslového 3D tisku 7
Křivka nárůstu počtu projektů 3D tisku ve stavebnictví 8
DLE ZPŮSOBU UKLÁDÁNÍ MATERIÁLU 1)LINEÁRNÍ 3D TISK (OBDOBA TECHNOLOGIE FDM / FFM) 2)PLOŠNÝ 3D TISK (OBDOBA TECHNOLOGIE SLS) DLE MOBILITY TISKÁRNY 1)STACIONÁRNÍ SYSTÉMY 2)MOBILNÍ SYSTÉMY Základní technologie 3D tisku ve stavebnictví 9
1) LINEÁRNÍ 3D TISK OBDOBA TECHNOLOGIE FDM / FFM Podporou zemní podklad, případně již zhotovené konstrukce Tisk probíhá lineárně tryskou v horizontálních vrstvách pouze do místa budoucí konstrukce, převážně svisle nebo v malých sklonech od svislice Pojivo i plnivo dopravováno tryskou už aktivované 100% spotřeba materiálu Základní technologie 3D tisku ve stavebnictví Lineární 3D tisk 10
Lineární 3D tisk Contour Crafting, Dr. Khosnevis Behrokh, USA 11
Lineární 3D tisk Contour Crafting, USA 12
Lineární 3D tisk Contour Crafting, USA 13
Lineární 3D tisk Contour Crafting, USA 14
Lineární 3D tisk Contour Crafting, USA 15
Lineární 3D tisk Contour Crafting, USA 16
Lineární 3D tisk Contour Crafting, USA 17
Lineární 3D tisk Contour Crafting, USA 18
Lineární 3D tisk Winsun, ČLR 19
Lineární 3D tisk Winsun, ČLR 20
Lineární 3D tisk Winsun, ČLR 21
Lineární 3D tisk Winsun, ČLR 22
Lineární 3D tisk Loughborough University + SKANSKA + Foster 23
Lineární 3D tisk Loughborough University + SKANSKA + Foster 24
Lineární 3D tisk Canal House Amsterodam, Holandsko 25
Lineární 3D tisk IAAC Barcelona Mataerial - Laarman & Novikov 26
Lineární 3D tisk IAAC Barcelona MX3D - Joris Laarman 27
Lineární 3D tisk IAAC Barcelona MX3D - Joris Laarman 28
2) PLOŠNÝ 3D TISK OBDOBA TECHNOLOGIE SLS tisk probíhá také na zemní podklad, případně na již zhotovené konstrukce. Pojivo sprejováno na nosnou vrstvu plniva. tisk probíhá nanášením vrstev plniva (pískové matrice) v celé ploše půdorysu, polohu budoucí konstrukce určuje robot souřadnicí, kam nanáší v té které vrstvě pojivo. pískové matrice je po dobu tuhnutí podporou konstrukce a umožňuje tak neomezenou tvarovou flexibilitu. Po vytvrdnutí je pískový materiál, nezasažený pojivem, mechanicky odstraněn případně vymyt pryč Základní technologie 3D tisku ve stavebnictví Plošný 3D tisk 29
Plošný 3D tisk D-SHAPE Monolite UK - Enrico Dini 30
Plošný 3D tisk D-SHAPE Monolite UK - Enrico Dini 31
Plošný 3D tisk D-SHAPE Monolite UK - Enrico Dini 32
House 1.0 Plošný 3D tisk Emerging Objects, USA 33
Plošný 3D tisk Emerging Objects, USA 34
Plošný 3D tisk Emerging Objects, USA 35
Plošný 3D tisk Emerging Objects, USA 36
Plošný 3D tisk Emerging Objects, USA 37
Plošný 3D tisk Voxelmodel, Německo 38
DLE MOBILITY TISKÁRNY 1)STACIONÁRNÍ TISK Tiskárna ve formě stolice nebo rámové konstrukce je v průběhu realizace pevně spojena se zemí potenciál hlavně pro nosné kce a rozměrově omezené objekty 2)MOBILNÍ 3D TISKOVÍ ROBOTI tisk probíhá ze samostatných, nezávislých robotů, kteří mohou být specializovaní a lze je kombinovat na jednom místě potenciál hlavně pro liniové stavby, rozměrné stavby, kompletační konstrukce a dokončovací práce Koordinace robotů dle GPS Základní technologie 3D tisku ve stavebnictví 39
Mobilní 3D tiskoví roboti IAAC Barcelona 40
Mobilní 3D tiskoví roboti IAAC Barcelona 41
Mobilní 3D tiskoví roboti IAAC Barcelona 42
Technologie 3D tisku má v delším horizontu potenciál využití pro výrobu sendvičových konstrukcí, spojujících v jedné konstrukci více funkcí, včetně instalací a výhledově i tisk větších stavebních celků, možná i celých budov na klíč. Přínos využití technologie 3D tisku bude díky použití robotické technologie a jí vyvolaném snížení podílu lidské práce také ve zvýšení bezpečnosti, ekonomičnosti a kvality stavební výroby a také snížení jejího dopadu na životní prostředí. Definice 3D tisku ve stavebnictví 43
Materiály výhledově použitelné v 3D tiskárnách : materiály s progresivními fyzikálně-chemickými vlastnostmi např. na bázi nanotechnologií čistící vzduch v budově (originální technologie české firmy NAFIGATE) konstrukce z tekutých krystalů, schopných měnit barvu a průhlednost konstrukce s implantovanými regulačními a měřícími systémy budov inteligentní budovy možnost recyklace stávajících odpadů možnost použití přírodních materiálů hlína, dřevní hmota 4D materiály, měnící vlastnosti změnou okrajových podmínek (čas, teplota, tahové napětí, seismika atd.) Možnosti vývoje 3D tisku - materiály 44
Ing. Michal Kovářík Doc. Ing. Pavel Svoboda, CSc. Katedra technologie staveb Fakulta stavební ČVUT v Praze michal.kovarik@fsv.cvut.cz pavel.svoboda@fsv.cvut.cz http://technologie.fsv.cvut.cz Kontakt 45
Děkujeme za pozornost Závěr 46