Airlement: bằng công nghệ in 3D vật liệu xây dựng nhẹ từ... rác thải

La In 3D có thể đóng góp to lớn cho sự phát triển của mộttòa nhà bền vững, bắt đầu với khả năng thử nghiệm các vật liệu chưa từng được sử dụng trước đây và thử nghiệm các kỹ thuật xây dựng mới có khả năng giảm mức tiêu thụ và khí thải.

Một nhà nghiên cứu từ Bách khoa Liên bang Zurich đã sử dụng công nghệ tự động này để sản xuất mới yếu tố cách điện nhẹ, hoàn toàn không chứa xi măng, được làm từ bọt khoáng có nguồn gốc từ chất thải công nghiệp. Cái này bọt khoáng, có thể được tái sử dụng vô số lần, được xử lý từng lớp nhờ máy in 3D có kích thước bằng một căn phòng.

Nguyên mẫu đầu tiên của dự án không khí Đó là một cột góc nguyên khối cao hai mét, bao gồm bốn đoạn in 3D được giữ với nhau bằng vữa đơn giản và phủ bằng thạch cao trắng không chứa xi măng.

Xi măng bền vững hơn đã sẵn sàng cho việc xây dựng tương lai
Xây dựng bền vững: nhân vật chính… nấm giữa các vật liệu xanh

Xây dựng bền vững và in 3D: đây là nghiên cứu của ETH

L 'tòa nhà bền vững có vô số suy thoái: sự phát triển của vật liệu thông minh và các phương pháp xây dựng mới, sử dụng tái chế và việc tái sử dụng tài nguyên là những yếu tố nền tảng của một cách tiếp cận mới đối với các công trình xây dựng, trước hết và quan trọng nhất, là do nhu cầu thiết kế và sinh sống trong những không gian được thiết kế hài hòa với thiên nhiên.

Những tòa nhà bền vững hơn là những tòa nhà cho phép khuyến khích sử dụng hợp lý hơn các nguồn tài nguyên nhờ vào hiệu quả sử dụng năng lượng mà còn cả những tài nguyên mà họ quản lý để kết hợp bền vững môi trường và xã hội và hứa hẹn có thể xây dựng mà không cần dùng đến các quy trình rất tốn kém về tài nguyên và năng lượng.

Trong bối cảnh này, nó phát triển vật liệu mới và kỹ thuật xây dựng đóng vai trò chủ đạo, có khả năng kết hợp tham vọng của các nhà khoa học với nhu cầu của thị trường toàn cầu, mặc dù vô cùng đa dạng nhưng không thể không đáp ứng nhu cầu của một hành tinh đau đớn.

Một trong những đổi mới mới nhất về chủ đề này đến từPhòng thí nghiệm Arch Tec nghiên cứu và robot tại ETH, trong khuôn viên Hönggerberg. Ở đây, nhà nghiên cứu Patrick Bedarf, người làm việc trong nhóm Công nghệ tòa nhà kỹ thuật số của giáo sư Benjamin Dillenburgerđã nghiên cứu phương pháp sản xuất yếu tố xây dựng cách nhiệt nhẹ vật liệu giảm hình dạng phức tạp nhờ in 3D.

Xây dựng bền vững bắt đầu từ nhà vệ sinh công cộng: dự án ở Sri Lanka
RESKIN: dự án sáng tạo thông minh cho công trình xanh

Máy in ba chiều có kích thước bằng một căn phòng

La Máy in 3D được Patrick Bedarf sử dụng rộng bằng cả một căn phòng: vô số cánh tay robot treo trên nóc phòng chính của Phòng thí nghiệm Arch Tec, trong khi trên mặt đất, trên bệ làm việc và thùng gỗ, những sinh vật kỳ lạ tương tự như tác phẩm điêu khắc bằng cát trở nên sống động .

"Robot có thể di chuyển chính xác đến bất kỳ điểm nào trong phòng“, Bedarf giải thích. “Chúng tôi lập kế hoạch lộ trình và chỉ định nơi họ cần di chuyển và tốc độ cũng như lượng vật liệu cần chảy từ đầu máy in, vào thời gian và địa điểm cần gửi vật liệu đó".

Với hệ thống khéo léo này, nhà nghiên cứu ETH đã tạo ra nguyên mẫu đầu tiên của dự án Airlement, một cột mảnh góc nguyên khối, cao hai mét, gồm bốn mảnh in 3D được giữ lại với nhau bằng vữa.

I bốn phân đoạn của cột nhẹ, dễ nâng bằng tay để xếp chồng lên nhau: "Các bộ phận của tòa nhà có thể được in đơn giản tại nhà máy, vận chuyển đến công trường và đặt ở nơi cần thiết“, Bedarf giải thích.

"Để làm cho bộ phận chắc chắn hơn, lõi rỗng có thể được đúc bằng bọt khoáng mật độ cao, giúp nó đủ chắc chắn để hoạt động như một cấu trúc chịu lực”. Nhưng dự án của Bedarf không chỉ mang tính đổi mới về mặt kỹ thuật.

Không khí thải và chất lượng cuộc sống tốt hơn: “Đó là Thành phố Thông minh”
Tại Lucerne, ủy ban đạo đức Thụy Sĩ đầu tiên cho các dự án Thành phố thông minh

Airlements, những “viên gạch” làm từ tro lò cao

Để tạo ra Airlements, Patrick Bedarf đã sử dụng một vật liệu cách nhiệt bền vững được sản xuất bởi FenX spin-off ETH: một bọt khoáng được làm từ chất thải công nghiệp tái chế, đặc biệt là từ tro bay thu được từ quá trình cháy của lò cao công nghiệp.

"Vật liệu này đã trải qua chu kỳ vật liệu đầu tiên và có thể đơn giản là tái chế sau khi sử dụng”, Bedarf giải thích khi ông vò nát một mảnh vật liệu mới giữa các ngón tay của mình: một khi đã được nghiền thành bột, bọt sẽ sẵn sàng để sử dụng. tái sử dụng.

“Nếu một phần của tòa nhà không còn cần thiết nữa”, nhà nghiên cứu cho biết, “Nó có thể được cắt nhỏ hoàn toàn và nghiền thành bột, sẵn sàng chuyển thành bọt mới”. Và nó hoàn toàn không chứa xi măng, giống như thạch cao được sử dụng cho bước xử lý cuối cùng.

Mỗi nguyên mẫu đều xuất hiện được in trong vòng chưa đầy một giờ và để khô trong một tuần trong môi trường sản xuất, ở nhiệt độ được kiểm soát từ 20 đến 28 độ C và độ ẩm 20-70 phần trăm.

Để kiểm tra việc điều chỉnh chính xác của độ ẩm và nhiệt độ, Patrick Bedarf đã xây dựng một buồng khí hậu đặc biệt, một cấu trúc lớn hình chiếc lều trong suốt, bên trong đó rô-bốt máy in sẽ di chuyển dọc theo con đường được xác định trước.

Phương pháp sản xuất này, nhấn mạnh nhà nghiên cứu, không yêu cầu xử lý đặc biệt cường độ năng lượng cao: "Đây là một bước tiến so với nghiên cứu trước đây về bọt không chứa xi măng, loại bọt này phải được làm cứng bằng xi măng hoặc sau đó được xử lý ở nhiệt độ cao trong lò.".

Những điều bất ngờ của hóa học: rác thải nhựa biến thành xà phòng
Ô nhiễm vi nhựa: giải pháp đến từ thực vật

Xây dựng bền vững và tiết kiệm nhờ tự động hóa

Phương pháp mới thông qua in 3D cho phép bạn sử dụng ít vật liệu hơn: ví dụ, nó không yêu cầu sử dụng ván khuôn để đúc, một cấu trúc chỉ có thể được tái sử dụng một phần và ngày nay có thể được cắt hoàn toàn khỏi danh sách các tài nguyên cần thiết.

Sự kết hợp giữa in 3D và robot cho phép sản xuất toàn bộ các bộ phận của tòa nhà theo yêu cầu rất kinh tế: “Không có tự động hóa”, nhà nghiên cứu giải thích, “Các phương pháp xây dựng truyền thống tiết kiệm vật liệu rất tốn thời gian và tốn kém, đặc biệt là do chi phí nhân công".

Patrick Bedarf sẽ tiếp tục phát triển dự án phối hợp với FenX, sẽ dành toàn bộ dây chuyền sản xuất cho Airlements: “Chúng tôi sẽ phân tích kỹ lưỡng khả năng chịu tải và tính chất cách nhiệt”, Bedarf giải thích, “để xác định cách vật liệu này hoạt động như một thành phần tường trong phòng kín".

"Đo hồng ngoại”, nhà nghiên cứu kết luận, “chúng sẽ giúp chúng tôi xác định vị trí cách nhiệt có thể được cải thiện hơn nữa và cách loại bỏ mọi điểm yếu bằng cách điều chỉnh đường dẫn in".

Biến đổi khí hậu: Thụy Sĩ liên minh với Chile, Kenya và Tunisia
Công viên Đổi mới: một thành phố được định dạng Blockchain trong tương lai trên sa mạc