Časopis Odpady: Stavební a demoliční odpady mohou posloužit jako materiál pro 3D tisk

Na vývoji 3D tisku ve stavebnictví se usilovně pracuje nejen v zahraničí, ale také v Česku. Mezi domácí lídry v testování netradičních recyklátů ve stavebnictví patří výzkumná skupina PETMAT, která navazuje na Experimentální atelier ČVUT. Podle organizace má odpad ze staveb a demolic potenciál být v budoucnu zpracovávaný v 3D tiskárnách spolu s plasty.

Recyklát PET udělal v roce 2019 velký krok pro lidstvo a firma EKO MB v Česku začala vyrábět 100% recyklovaný filament do domácích 3D tiskáren. Vznik tohoto materiálu podpořil jeden z projektů PETMAT nazvaný Digitální továrna, kterého se mohli účastnit dobrovolní tiskaři.

Již po třetí vyhlásil PETMAT akci sdíleného tisku, která monitoruje kvalitu vyvíjeného materiálu, a tentokrát již filament, tedy struna, ze které se pomocí tiskárny vyrábí 3D objekt, podle zpětné vazby tiskařů dosáhl takové kvality, že mohl být uveden na trh. Dá se říct, že za filament z odpadu vděčíme velkou měrou české tiskařské veřejnosti. Vývoj a výzkum ale nikdy neusne, a tak letos firma EKO MB představuje i 90% rePET s příměsí glykolu pro lepší tisknutelnost, a spolek PETMAT ho testuje, i když v momentální krizi zatím jen ve formě štítů a zakladačů na roušky. I z nich se ale postupem času stanou odpady.

Jak tyto odpady souvisí se stavebnictvím?

Zatím z nich jako architekti tiskneme především modely budov a designu. RePET je nicméně velmi houževnatým a pružným hygienicky nezávadným materiálem, nebude dlouho trvat a objeví se v běžném vybavení budov nebo dopravních prostředků okolo nás.

Samotný 3D tisk nás ale přivedl někam úplně jinam, a to do stavebnictví v měřítku 1 : 1. Zde si již s domácí tiskárnou nevystačíme a k tisku je třeba použít robota nebo tiskové portály. I tady je možné tisknout z různých materiálů od plastu přes keramiku, jíl a místně dostupný materiál až po beton. Zaujal nás právě beton, neboť v našich podmínkách je materiálem pro stavbu nejobvyklejším, a také se dá do jisté míry recyklovat, a nevyužívat jen v obvyklém „down-cyclingu”, při kterém materiál znovu využijeme, jeho hodnota se však sníží.

Technologie tisku z betonu loni prodělala ve světě velký pokrok a v médiích proběhlo mnoho zmínek. Již v roce 2017 na TUe v Holandsku postavila firma ROHACO konstrukci k tisku z betonové směsi k výrobě snadno recyklovatelných betonových konstrukcí a prvků. V Číně a Saudské Arábii vznikly 3D tištěné stavby za velmi krátký stavební čas. Vznikl systém kruhového portálového tisku WASP, na curyšské technické univerzitě vznikla expozice betonových sloupů tištěná robotem KUKA. V Čechách se betonový 3D tisk objevil na veřejnosti až v souvislosti s festivalem sochařství Umění ve městě v Českých Budějovicích na jaře 2019. Tiskly se zde nápisy a sochy, městský mobiliář a prováděly se pokusy s různými druhy betonových směsí.

Tato technologie mimo inovace v podobě robotizace procesu, která umožňuje tvarovou jemnost v detailu, přináší (a nebo spíše bude přinášet) také úspory.

První kroky k tisku z betonového recyklátu

Technologie 3D tisku by měla přinést bezodpadové procesy, neboť materiál se pokládá přesně na určená místa a v množství, které je akorát dostačující a nemusí se přizpůsobovat formám standardního bednění. Pokusy s 3D tiskem betonu probíhají na všech technických vysokých školách v Česku. V Brně vyvíjejí výzkumníci polymerní beton, v Liberci probíhá v rámci OPVVV projekt 3D STAR, kde hledají řešení problémů při 3D tisku betonu vyplývajících z předaplikačního výzkumu (tiskový stroj, hlava, směs, postupy). Tento výzkum probíhá za spolupráce s Kloknerovým ústavem. Na fakultě stavební ČVUT v Praze probíhá výzkum 3D tisku betonu na katedře technologie staveb.

V praxi začala letos společnost Scoolpt s. r. o. v Česku navrhovat a experimentálně tisknout malé domy. Dalo by se říct, že firma zrecyklovala vyřazeného robota ABB a začala s ním pracovat takzvaně neroboticky. Jeho nízkokapacitní paměť, která pro práci v automotive průmyslu stačila, nyní musí zpracovat desítky tisíc příkazů místo asi stovky příkazů, protože se nyní musí vypořádat s vektory zadanými pohyby, které dostává z transformace modelu z modelovacího programu Rhinoceros. Protože jde o tisk autorského designu, každý pohyb je unikátní a nelze kód opakovat podle nějakého klíče. Robot má velmi nízkou vlastní inteligenci, a proto dostává veliké množství jednoduchých příkazů. Scoolpt zatím rozvíjí své umění s technologií 3D tisku z originální směsi pro 3D tisk od BASF, Master Builder Solution, zatímco jiná firma ERCTech z Prahy se pouští do experimentů s recyklovanou betonovou směsí. Vyrábět z recyklované betonové směsi coby plniva si dokážeme již živě představit a v ideálním případě brzy dokážeme na parcele, kde právě dokončil své poslání starý panelák, vytisknout obratem nový z původního materiálu. Tato idea je vizionářská. Ve výzkumu jsme již pokročili natolik, že víme, že to nebude lehké a možná je před námi hodně dlouhý chodníček neúspěchů, dokud se toto nestane běžnou praxí.

Ještě jedna recyklace ve 3D tisku betonu je ale možná, a zde se opět vrátíme do PETMAT. Umělá vlákna jsou momentálně vyrobena z čistého polypropylenu, proč by ale nemohla být z PET? Hořlavá jsou tato vlákna obojí srovnatelně, velikost mají podobnou, takže proč by nemohl industriální odpad ze Silonu v Plané nad Lužnicí fungovat stejně dobře? Tato umělá vlákna se do tiskové směsi přidávají převážně pro zlepšení tiskových vlastností: při tisku se vytištěný pruh betonu méně trhá a zeď je konzistentnější, také méně praská při vysychání.

Pokud tedy budou vize naplněny, stavební a demoliční odpad by mohl být využíván technologií 3D tisku společně s průmyslovým odpadem z PET vlákna.*

Kateřina Nováková

PETMAT z. ú.

Foto: archiv autorky

Článek z časopisu Odpady, č.05/2020

Komentáře ke článku 1

Napsat komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *