Airlement: ด้วยการพิมพ์ 3 มิติวัสดุก่อสร้างน้ำหนักเบาจาก... ขยะ

La การพิมพ์ 3 มิติ สามารถมีส่วนช่วยอย่างมากต่อการพัฒนาของอาคารที่ยั่งยืนโดยเริ่มจากความเป็นไปได้ในการทดลองกับวัสดุที่ไม่เคยใช้มาก่อน และทดสอบเทคนิคการก่อสร้างใหม่ๆ ที่สามารถลดการใช้และการปล่อยก๊าซเรือนกระจกได้

นักวิจัยจาก สถาบันโพลีเทคนิคกลางแห่งซูริก ใช้เทคโนโลยีอัตโนมัตินี้เพื่อผลิตสิ่งใหม่ องค์ประกอบฉนวน น้ำหนักเบา ปราศจากซีเมนต์ ผลิตจากโฟมแร่ที่ได้จากขยะอุตสาหกรรม นี้ โฟมแร่ซึ่งสามารถนำมาใช้ซ้ำได้นับไม่ถ้วน ได้รับการประมวลผลทีละชั้นด้วยเครื่องพิมพ์ 3D ขนาดเท่าห้อง

ต้นแบบแรกของโครงการ อากาศ เป็นเสามุมเสาหินสูง 3 เมตร ประกอบด้วยส่วนที่พิมพ์ XNUMX มิติ XNUMX ส่วนยึดติดกันด้วยปูนธรรมดาและปิดด้วยปูนปลาสเตอร์สีขาวไร้ซีเมนต์

ปูนซีเมนต์ที่ยั่งยืนยิ่งขึ้นพร้อมสำหรับการก่อสร้างแห่งอนาคต
การก่อสร้างที่ยั่งยืน: เห็ด... ชูโรงท่ามกลางวัสดุสีเขียว

การก่อสร้างที่ยั่งยืนและการพิมพ์ 3 มิติ: นี่คือการวิจัยของ ETH

L 'อาคารที่ยั่งยืน มีการเสื่อมถอยนับไม่ถ้วน: พัฒนาการของ วัสดุอัจฉริยะ และวิธีการก่อสร้างแบบใหม่ การใช้อัพไซเคิล และการนำทรัพยากรกลับมาใช้ใหม่เป็นองค์ประกอบพื้นฐานของก แนวทางใหม่ ไปสู่การก่อสร้างที่ถูกกำหนดเป็นลำดับแรกและสำคัญที่สุด โดยจำเป็นต้องออกแบบและอาศัยอยู่ในพื้นที่ที่ออกแบบมาให้สอดคล้องกับธรรมชาติ

อาคารที่ยั่งยืนมากขึ้นคืออาคารที่ส่งเสริมก การใช้เหตุผลมากขึ้น ของทรัพยากรอันเนื่องมาจากประสิทธิภาพการใช้พลังงาน แต่ยังรวมไปถึงทรัพยากรที่พวกมันจัดการรวมกันได้ด้วย ความยั่งยืนด้านสิ่งแวดล้อมและสังคม และสัญญาว่าจะสามารถสร้างได้โดยไม่ต้องใช้กระบวนการที่มีราคาแพงมากในแง่ของทรัพยากรและพลังงาน

ในบริบทนี้นั่นเอง การพัฒนาวัสดุใหม่ และเทคนิคการก่อสร้างมีบทบาทนำ สามารถบูรณาการความทะเยอทะยานของนักวิทยาศาสตร์และความต้องการของตลาดโลก ซึ่งแม้จะมีความหลากหลายอย่างมาก แต่ก็ไม่สามารถช่วยจัดการกับความต้องการของ ดาวเคราะห์ที่มีความเจ็บปวด.

หนึ่งในนวัตกรรมล่าสุดในเรื่องมาจากอาร์คเทคแล็บ ของการวิจัยและวิทยาการหุ่นยนต์ที่ ETH ในวิทยาเขตHönggerberg นี่นักวิจัย. แพทริค เบดาร์ฟที่ทำงานในกลุ่ม เทคโนโลยีอาคารดิจิทัล ของศาสตราจารย์ เบนจามิน ดิลเลนเบิร์กได้ศึกษาวิธีการผลิต องค์ประกอบการก่อสร้างฉนวนน้ำหนักเบา ของวัสดุลดรูปร่างที่ซับซ้อนด้วยการพิมพ์ 3 มิติ

การก่อสร้างที่ยั่งยืนเริ่มต้นด้วยห้องน้ำสาธารณะ: โครงการในศรีลังกา
RESKIN: นวัตกรรมโครงการอัจฉริยะสำหรับอาคารเขียว

เครื่องพิมพ์สามมิติขนาดเท่าห้อง

La เครื่องพิมพ์ 3 มิติ ใช้โดย Patrick Bedarf มีขนาดใหญ่เท่ากับห้องทั้งห้อง แขนหุ่นยนต์จำนวนมากห้อยลงมาจากหลังคาห้องหลักของ Arch Tec Lab ขณะอยู่บนพื้นบนแท่นทำงานและลังไม้ สิ่งมีชีวิตแปลก ๆ ที่คล้ายกับประติมากรรมทรายมีชีวิตขึ้นมา .

"หุ่นยนต์สามารถเคลื่อนที่ไปยังจุดต่างๆ ในห้องได้อย่างแม่นยำ“ เบดาร์ฟอธิบาย “เราวางแผนเส้นทางและระบุสถานที่ที่ต้องเดินทาง ความรวดเร็ว รวมทั้งปริมาณวัสดุที่ต้องไหลออกจากหัวเครื่องพิมพ์ เวลาใด และสถานที่ที่จำเป็นต้องฝาก"

ด้วยระบบอันชาญฉลาดนี้ นักวิจัย ETH ได้สร้างต้นแบบแรกของโครงการ Airlement นั่นคือ a ลำไส้ใหญ่ ชิ้นส่วนมุมเสาหินสูง 3 เมตร ประกอบด้วยส่วนที่พิมพ์ XNUMX มิติสี่ส่วนที่ยึดไว้ด้วยกันกับปูน

I สี่ส่วน ของเสามีน้ำหนักเบา ยกง่าย ด้วยมือเพื่อวางซ้อนกัน: "ชิ้นส่วนอาคารสามารถพิมพ์ได้ในโรงงาน ขนส่งไปยังสถานที่ก่อสร้าง และวางในตำแหน่งที่ต้องการ“ เบดาร์ฟอธิบาย

"เพื่อให้ส่วนประกอบมีความทนทานมากขึ้น แกนกลวงสามารถหล่อด้วยโฟมมิเนอรัลความหนาแน่นสูง ซึ่งทำให้แข็งแรงพอที่จะทำหน้าที่เป็นโครงสร้างรับน้ำหนักได้". แต่ไม่ใช่แค่เทคนิคเท่านั้นที่เป็นนวัตกรรมในโครงการของ Bedarf

การปล่อยมลพิษเป็นศูนย์และคุณภาพชีวิตที่ดีขึ้น: “นั่นคือเมืองอัจฉริยะ”
ในลูเซิร์น คณะกรรมการจริยธรรมแห่งแรกของสวิสสำหรับโครงการเมืองอัจฉริยะ

Airlements หรือ "อิฐ" ที่ทำจากขี้เถ้าของเตาถลุงเหล็ก

ในการสร้าง Airlements Patrick Bedarf ใช้ a วัสดุฉนวนที่ยั่งยืน ผลิตโดย FenX ที่แยกออกมา ETH: หนึ่ง โฟมแร่ ผลิตจากขยะอุตสาหกรรมรีไซเคิลโดยเฉพาะจาก เถ้าลอย ที่ได้จากกระบวนการเผาไหม้ของเตาถลุงเหล็กอุตสาหกรรม

"วัสดุนี้ได้ผ่านวัฏจักรวัสดุแรกไปแล้วและสามารถเป็นได้ รีไซเคิลหลังการใช้งาน” Bedarf อธิบายขณะที่เขาบดชิ้นส่วนของวัสดุใหม่ระหว่างนิ้วของเขา: เมื่อแหลกลาญ โฟมก็พร้อมที่จะเป็น นำกลับมาใช้ใหม่.

“หากไม่ต้องการส่วนของอาคารอีกต่อไป”นักวิจัยกล่าวว่า “สามารถฉีกให้หมดเป็นผงพร้อมเปลี่ยนเป็นโฟมใหม่ได้”. และปราศจากซีเมนต์โดยสิ้นเชิงเหมือนปูนปลาสเตอร์ที่ใช้ในขั้นตอนสุดท้าย

มีต้นแบบมาทุกตัว พิมพ์ในเวลาไม่ถึงชั่วโมง และปล่อยให้แห้งเป็นเวลาหนึ่งสัปดาห์ในสภาพแวดล้อมการผลิตที่อุณหภูมิควบคุมระหว่าง 20 ถึง 28 องศาเซลเซียส และมีความชื้น 20-70 เปอร์เซ็นต์

เพื่อตรวจสอบการปรับที่ถูกต้องของ ความชื้นและอุณหภูมิ Patrick Bedarf ได้สร้างห้องภูมิอากาศพิเศษ ซึ่งเป็นโครงสร้างรูปเต็นท์โปร่งใสขนาดใหญ่ภายใน ซึ่งหุ่นยนต์เครื่องพิมพ์จะเคลื่อนที่ไปตามเส้นทางที่กำหนดไว้ล่วงหน้า

วิธีการผลิตนี้เน้นย้ำถึงผู้วิจัยว่าไม่จำเป็นต้องมีการประมวลผลพิเศษ ความเข้มของพลังงานสูง"นี่เป็นความก้าวหน้าจากงานก่อนหน้านี้ด้วยโฟมไร้ซีเมนต์ซึ่งจะต้องชุบแข็งด้วยซีเมนต์หรือนำไปบ่มที่อุณหภูมิสูงในเตาอบในเวลาต่อมา"

ความประหลาดใจทางเคมี: ขยะพลาสติกกลายเป็นสบู่ได้อย่างไร
มลพิษจากไมโครพลาสติก: วิธีแก้ปัญหามาจากพืช

การก่อสร้างที่ยั่งยืนและประหยัดด้วยระบบอัตโนมัติ

วิธีการใหม่ผ่านการพิมพ์ 3 มิติช่วยให้คุณทำได้ ใช้วัสดุน้อยลง: ตัวอย่างเช่น ไม่จำเป็นต้องใช้แบบหล่อในการหล่อ ซึ่งเป็นโครงสร้างที่สามารถนำมาใช้ซ้ำได้เพียงบางส่วนเท่านั้น และในปัจจุบันสามารถตัดออกจากรายการทรัพยากรที่จำเป็นได้เลย

การผสมผสานระหว่างการพิมพ์ 3 มิติและ หุ่นยนต์ ช่วยให้ชิ้นส่วนทั้งหมดของอาคารสั่งทำพิเศษสามารถผลิตได้ในเชิงเศรษฐกิจ: “ไม่มีระบบอัตโนมัติ” นักวิจัยอธิบาย “วิธีการก่อสร้างแบบดั้งเดิมที่ช่วยประหยัดวัสดุนั้นใช้เวลานานและมีราคาแพง โดยเฉพาะอย่างยิ่งเนื่องจากค่าแรง"

Patrick Bedarf จะยังคงพัฒนาโครงการต่อไป ด้วยความร่วมมือกับ FenXซึ่งจะอุทิศสายการผลิตทั้งหมดให้กับ Airlements: “เราจะวิเคราะห์ความสามารถในการรับน้ำหนักและคุณสมบัติของฉนวนอย่างละเอียด” เบดาร์ฟอธิบาย “เพื่อพิจารณาว่าวัสดุนี้ทำหน้าที่เป็นองค์ประกอบผนังในห้องปิดอย่างไร"

"การวัดด้วยอินฟราเรด” ผู้วิจัยสรุป “สิ่งเหล่านี้จะช่วยเราพิจารณาว่าจุดใดที่สามารถปรับปรุงฉนวนกันความร้อนเพิ่มเติมได้ และวิธีกำจัดจุดอ่อนโดยการปรับเส้นทางการพิมพ์"

การเปลี่ยนแปลงภูมิอากาศ: สวิตเซอร์แลนด์เป็นพันธมิตรกับชิลี เคนยา และตูนิเซีย
Innovation Park: เมืองแห่งอนาคตในรูปแบบ Blockchain ในทะเลทราย