Téma týdne

Tisknou se sochy, domy i mosty

3D tisk už dávno není jen nástrojem prototypování. Prostorové limity tiskáren se rozšiřují. V budoucnu může být 3D tisk významnou stavební technologií, která ušetří materiál i čas. Zároveň do architektury dodá více netradičních tvarů. 3D tisk se podle slov některých architektů zkrátka stane rovnocenným hráčem na poli stavebních dílů a postupů.

Mars Ice House je z ledu – aktuálně zřejmě nejlevnějšího tiskového materiálu. (foto: cloudsao.com)

Mars Ice House je z ledu – aktuálně zřejmě nejlevnějšího tiskového materiálu. (foto: cloudsao.com)
Mars Ice House je z ledu – aktuálně zřejmě nejlevnějšího tiskového materiálu. (foto: cloudsao.com)

3D tištěných domů už vzniklo několik. Koncem května se v Dubaji objevila první vytištěná kancelářská budova – organickým tvarem odpovídá možnostem použité technologie. (Můžeme se těšit na to, že 3D tisk v budoucnu jistě zvládne ještě komplexnější a náročnější tvary.) V jednopodlažní budově velikosti asi 260 m² sídlí firma Dubai Future Foundation, která za celým projektem stojí. Budovu nemohl vytisknout nikdo jiný než čínská firma WinSun, jež má na svědomí již několik vytištěných domů a chystá se tisknout i mrakodrapy.

WinSun postavili pro komplex budov v Dubaji obří 3D tiskárnu: 6 m vysokou, 36 m širokou a 40 m dlouhou. Díky tomu je možné dobu výstavby zkrátit o 50 až 70 % a investiční náklady snížit o 50 až 80 %. Nespornou výhodou této technologie je i minimum odpadového materiálu, což vzhledem k dnešnímu tlaku na ochranu životního prostředí dodává 3D tisku kladné body. V budově bude sídlit muzeum budoucnosti Dubaje. Město ostatně počítá s tiskem dalších domů. Z tohoto příkladu je zřejmé, že architektura se vlivem technologií proměňuje. Tvůrcům už nejde jen o to ukázat okázalé či naopak střídmé tvary, chtějí nadchnout i procesem výstavby, která je součástí architektonického díla.

Michal Kovářík, který se jako odborný asistent a doktorand na katedře technologie Fakulty stavební ČVUT zabývá výrobou řízenou digitálními systémy a progresivními technologiemi, poznamenává: „Pro budoucí rozšíření této technologie do běžné stavební výroby je zásadní si uvědomit slabiny i výhody technologie aditivní výroby nebo také 3D tisku z betonu. Za velmi obtížné považuji dosáhnout vysoké rychlosti tisku při zachování vysokého rozlišení. Vysoké rozlišení zásadně ovlivňuje kvalitu a přesnost povrchu tištěných dílců. S tím souvisí i cena a nezbytnost postprodukce.“

Jinak tomu není ani u 3D tištěného mostu, který připravuje nizozemský designér Joris Larmann ve spolupráci se společností MX3D. Most by měl v roce 2017 vyrůst v Amsterodamu a překlenout kanál Oudezijds Achterburgwal. Larmann pracuje s rozdílným typem 3D tisku – vlastně jde spíš o robotickou fabrikaci. Za pomoci dvou robotických ramen se postupně na přesně stanovená místa navařuje ocel. Každý robot začíná svou práci na jednom z břehů kanálu, navařuje a staví si pod sebe konstrukci tak dlouho, než se uprostřed mostu potká se svým robotickým kolegou a práci dokončí.

Na pojetí této stavby je chvályhodné propojení technologie a designu, který přesně odpovídá procesu výstavby a technologickým možnostem 3D tisku. Autor se inspiroval přírodními nosnými systémy. V místech největšího napětí je struktura nejpevnější a nejširší, postupně se odlehčuje větvením. Jelikož můžeme tisknout tvarově složitější konstrukce vycházející z přírodních struktur, dá se předpokládat, že obor nazývaný biomimetika či biomimikry dozná vlivem 3D tisku výrazného posunu. Takovéto typy konstrukcí budou neotřelé, méně robustní a ušetří materiál.

Jeden z Floriánových studentů, Jakub Fišera, navrhl 3D most. Jeho návrh zrealizovala turnovská firma 3Dtiskárna, použila při tom technologii Voxeljet, při které se postupně vrství prášek z akrylátu (PMMA). (foto: Miloš Sedláček)

V Turnově mají různé typy tiskáren vhodné i pro rozměrné objekty. Jsou tak schopni vytvářet nejen prototypy, ale i funkční výrobky, a naplňovat tak současný trend v 3D tisku, který začíná být výraznou součástí portfolia výrobních procesů. „Největší výrobek, který jsme zrealizovali, měl asi 145 cm na délku. Šlo o pískovou formu na odlitek bloku spalovacího motoru,“ říká majitel tiskárny Peter Knobloch. (foto: 3Dtiskárna)

„Koncept 3D tisku využívaný v architektuře a urbanismu je dosud postaven na samostatných zařízeních. Příprava a výroba probíhají postupně, bez hlubší integrace do širšího procesu plánování a realizace struktury stavby. Tento stav je silně limitující, a proto se pracuje na jiném uspořádání,“ říká architekt Miloš Florián, který vede experimentální ateliér FLO|W na Fakultě architektury ČVUT. Podle něj náš čeká rozmělnění přípravných procesů a automatizace výroby (od materiálů, přes tisk jednotlivých modulů až k jejich sestavování). Takto komplexně fungující systém automatizované výroby by měl být rychlejší a bezodpadový, výrazně sníží prostoje obvyklé u samostatných zařízení a souběžně dovolí bezodpadově vyrábět měřítkově, tvarově, materiálově či barevně rozmanité komponenty,“ dodává Florián s tím, že z těchto modulů pak bude vznikat finální makrostruktura.

Není překvapením, že i americká NASA má s 3D tiskem plány. S diskutovaným osidlováním Marsu jde ruku v ruce i 3D tisk domů přímo na místě. Představa je taková, že by pomocí tiskárny bylo na Marsu možné stavět z lokálního materiálu – prachu a vše ovládat vzdáleně bez nutnosti posílat na planetu konstruktéry a stavební materiál. Alespoň tak se o 3D tisku hovořilo do té doby, než minulý rok NASA vyhlásila architektonickou soutěž na 3D tištěný dům na Marsu. Vítězem se stal Team Space Exploration Architecture, který přišel s nečekaným řešením. Mars Ice House, jak jej tvůrci nazývají, by měl být z ledu, ten se nachází na obou pólech rudé planety. Celá stavba připomíná obří pyramidu se zaoblenými rohy. Ledový plášť má chránit zahrady a obydlí nacházející se uvnitř.

V podstatě existují dva přístupy k tisku budov, prvním je tisk komponentů a jejich následné seskládání a druhým tisk celé budovy. Těžko říci, který se stane využívanějším, nicméně oba budou výrazným hráčem na poli stavebních technologií.„Domnívám se, že v budoucnu budeme svědky obojího, jak tisku jednotlivých atypických prefabrikátů, který bude výhodný v malosériové výrobě, kde se nevyplatí vyrábět složité bednění, tak i tisku celých budov, kde bude výhodou rychlost, úspora materiálu, nízké náklady a zvýšení bezpečnosti výroby vyplývající z automatizace výrobního procesu. V případě tisku budov přímo na místě se technologie zatím nachází v oblasti výzkumu a experimentů,“ uzavírá Kovářík.

Text: Jan Petrš, úvodní foto: cloudsao.com