Od mniej więcej dwóch dekad wzrasta zainteresowanie drukiem 3D jako metodą produkcji, stanowiącą szansę na przełom technologiczny w budownictwie. Zautomatyzowane nakładanie materiałów konstrukcyjnych warstwa po warstwie niesie bowiem za sobą redukcję kosztów robocizny, ograniczenie strat materiałowych i skrócenie czasu budowy. Co więcej, możliwość druku złożonych kształtów bez potrzeby stosowania form otwiera nowe perspektywy w architekturze i inżynierii budowlanej.
Potencjał druku 3D struktur budowlanych rozpatrywany jest także pod kątem zastosowania w warunkach trudnodostępnych dla tradycyjnego budownictwa. Przykładowo, indyjska armia wykorzystuje druk 3D z betonu do produkcji prefabrykowanych elementów in situ na wysuniętych placówkach w rejonach Indii, pozbawionych zaplecza infrastrukturalnego, o czym niedawno informowaliśmy:
Z kolei podlegająca pod amerykański Departament Wojny agencja DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency) wyraziła zainteresowanie potencjalnym zastosowaniem druku 3D do budowy betonowych struktur konstrukcyjnych pod wodą. Zgodnie z wymaganiami, w procesie druku wykorzystywany ma być surowiec pozyskiwany lokalnie z dna morskiego. Kompozycja materiałowa i technologia druku musi wytrzymywać napór wody, zarówno jeśli chodzi o ciśnienie na danej głębokości, jak i o występowanie prądów morskich, spełniając przy tym wymogi w zakresie możliwości pompowania mieszanki, wyciskania przez dyszę i adhezji materiału. Surowiec musi być więc na tyle płynny, by utrzymać parametry ekstruzji, a jednocześnie na tyle zwarty, by utrzymać się na miejscu po naniesieniu, bez ryzyka wypłukania.
Swoją propozycję przedstawili między innymi inżynierowie z Uniwersytetu Cornella. Ich rozwiązanie to dwuetapowy system, w którym do pompowanej mieszanki, bezpośrednio w obrębie dyszy, dodawane są składniki chemiczne, zapewniające odpowiednią lepkość materiału. Oprócz rozwiązania trudności reologicznych, system pozwala także na kontrolę parametrów materiału w czasie rzeczywistym, w reakcji na czynniki środowiskowe, bez konieczności modyfikacji składu podstawowej mieszanki.
Dysza ekstruzyjna, zainstalowana na ramieniu robota, została wyposażona w system monitoringu, przystosowany w do pracy w mętnej wodzie. Dotychczas drukowanie prowadzone było w basenie, ale być może już w niedalekiej przyszłości technologia druku 3D z betonu „wyjdzie na głęboką wodę”.
news.cornell.edu
Ozturk O. et al.: Breaking barriers in underwater construction: A two-stage 3D printing system with on-demand material adaptation, Cement and Concrete Composites, vol. 164, 106306, 2025
