Az építészet a fizikai struktúrák tervezésének, kialakításának és építésének folyamatát köti egy csokorba. Néhány éve az építészeti és a formatervezési ágazat elkezdett kísérletezni a 3D nyomtatási technológiákkal. Ma már nem jelentenek nagy megdöbbenést a 3D módon gyártott szerkezetek. Az innovatív tervező és építőipari stúdiók számára szinte mindennapossá vált, hogy rendelkeznek olyan megoldással, amellyel 3D modelleket készíthetnek projektjeikről. Emellett világszerte növekvő számú építéssel foglalkozó vállalat dönt úgy, hogy ezt az additív gyártási módszert is beépíti a gyártási folyamataiba, újraértelmezve a 3D nyomtatás köré épülő üzleti modelljét.

Kapcsolódó cikkek

• 3D háznyomtatás folyamata
• Innovációk, amelyek forradalmasították az építkezést

Tehát pontosan hogyan válik a 3D nyomtatás haszna az építészeti és tervezőirodáknak ? Milyen különböző alkalmazásai vannak ennek a fejlett technológiának az ágazaton belül ? Nézzük meg közelebbről ezt a feltörekvő technológiát, hogy miért döntenek a vállalatok a 3D nyomtatás integrálása mellett az építészetben, és ezt hogyan teszik.

Milyen előnyökkel jár a 3D nyomtatás alkalmazása az építészetben ?

Ha ezek az új technológiák nem nyújtanának előnyöket a hagyományos módszerekkel szemben, valószínűleg nem lenne sok ok arra, hogy a technológiát az építészetbe integrálják. A 3D nyomtatás számos előnye az építészetben és a tervezésben némileg hasonló az építőiparban, mint más iparágakban.

Az építészeti, építőipari és bútoripari szoftverfejlesztés mindig is jóval megelőzte a gyártóipar tényleges képességét a nagyon összetett geometriai tervek létrehozására. Ez főként azért van így, mert a gyártás hagyományos módszerei a háromdimenziós tárgyak kétdimenziós rajzokká történő lefordítására támaszkodnak, amelyeket a gyártáshoz használnak, emellett aztán ott vannak a darabok összeszerelésének költségei is.

A 3D nyomtatás megkerüli ezt a kiterjedt folyamatot, mert a jelenlegi technológia már olyan fejlettségi szinten van, hogy egyenesen egy 3D-s dimenziós tárgyból kiindulva is nyomtathatóak például szerszámok, épületmakettek, építészeti elemek. Ez hatalmas előnyökkel jár, például a CAD-tervezés egyszerűsödése (egyből kézzelfogható a modell), a gyártásszimuláció csökkenő tervezési ideje, valamint a nyomtatott tárgy, vagy bármely más alkatrész szilárdabb és nagyobb szerkezeti integritása.

Tervezési szabadság

A 3D nyomtatás építészeti projektekben való alkalmazásának legnagyobb előnye kétségtelenül a tervezési szabadság, mivel a korábban elképzelhetetlen formák mostanra elérhetővé és legyárthatóvá váltak. Más szóval, a nagyobb tervezési szabadsággal együtt jár az új, összetett geometriák létrehozásának lehetősége is.

A 3D nyomtatás használatával rengeteg különböző tervezés alatt álló modellt és lehetőséget lehet kinyomtatni. Ahelyett, hogy csak a képernyőn lennének a tervek, a 3D modellek segítségével jobb rálátás van a nyomtatott tárgyak megvizsgálására, és lehetőség van a legjobb lehetőségek feltárására. Ráadásul a többszörös iterációk elkészítése költséghatékony folyamattá válik.

Fenntarthatóság

Ha az egyes 3D nyomtatási anyagok valóban nem is “zöldek”, a 3D nyomtatás számos módon fenntarthatóbbnak bizonyul, mint a legtöbb más hagyományos építési módszer. A fenntarthatóság a csökkentett anyagfelhasználásban nyilvánul meg, akár magában a termékben figyelembe véve, akár a geometriai optimalizálásnak köszönhetően csökkentve, akár a gyártással kapcsolatos különböző hulladékok, például zsaluzatok esetében. Fontos előnyként kell megemlíteni a helyszíni építési műveletek óriási mértékű csökkentését, ami hatékonyságot és fenntarthatóságot eredményez.

A 3D nyomtatás hozzájárulása a fenntarthatósághoz nyilvánvaló, mivel egyértelműen minimalizálja a szűkös erőforrások felhasználását. Emellett ez a technológia lehetővé teszi az igény szerinti, decentralizált gyártást, nincs szükség raktárkészletekre és (akár interkontinentális) szállításra, ezáltal minimalizálva a szénlábnyomot.

Testreszabás lehetősége

A versenyképesség megőrzéséhez kulcsfontosságúvá vált a nagymértékben testreszabható építőipari elemek kínálata. A testreszabhatóságot nehéz elérni a hagyományos technikákkal, ahol nagyszámú terméket kell létrehozni ahhoz, hogy a kezdeti beruházási költség kezdjen megtérülni. Fontos tényező hogy versenyképesek legyenek a cégek, vállalatok az építőiparban, hogy jobb és fejlettebb megoldásokat tudjanak kínálni.

Az ügyfelek mindig a “polcról kapható” termékeket keresik, de természetesen az ő egyedi igényeiknek megfelelően személyre szabottan akarják és igénylik azokat. Ezt a hagyományos gyártási módszerekkel nehéz elérni, de a 3D nyomtatással testreszabást lehet kínálni, és nem kell minden alkalommal K+F-et (kutatás-fejlesztés) végezni, amikor az ügyfél változtatást szeretne az épületen, vagy annak valamely részén.

A 3D technológiák alkalmazása az építészetben

Az additív technológiák előnyeihez kapcsolódnak még, hogy a projektek az alkalmazások széles skáláját öleli fel, a várostervezéstől a belsőépítészetig. Ami az alkotási folyamatot illeti, íme néhány főbb alkalmazás, ahol a 3D technológiákat használják:

3D modellezés

A 3D modellezés a 3D nyomtatási munkafolyamat egyik legfontosabb lépése, és a piacon elérhető 3D modellező szoftverek választéka az elmúlt években folyamatosan bővült. A modellezés használható egy alkatrész prototípusainak, tényleges szerkezetek vagy egy projekt méretarányos modelljeinek megtervezésére. Egyes vállalatok a legjobb eredmények elérése érdekében több különböző 3D nyomtatást kezelő szoftvert is használnak. Ez egyrészt segít abban, hogy összetettebb geometriát generáljanak, másrészt könnyebben kezelhetik magát a gyártást is. A digitális fájl renderelése után a tervezők jellemzően a mérnökökre bízzák a prototípus 3D nyomtatásának feladatát.

Prototípusok készítése

A prototípusgyártás rendkívül fontos az építészetben, és ez az a tényező, amelyre a 3D nyomtatási technológiák a legnagyobb hatással vannak. Korábban a kartonból készült 3D modellek elkészítése hosszú időt vett igénybe, ráadásul munkaigényes volt, míg a 2D-s változatok közel sem voltak ilyen hasznosak.

Ma a 3D nyomtatás lehetővé teszi a kiváló minőségű 3 dimenziós prototípusok létrehozását, jelentősen csökkentve az időt és a ráfordításokat. A 3D nyomtatók rugalmas jellegének köszönhetően egyszerű és összetett épület, vagy szerkezeti modelleket is készíthet hetek vagy akár hónapok helyett órák alatt. Ha már megvan a kézzelfogható modell, akkor megkezdődhet a megbeszélés az ügyfelekkel is, ezáltal időt és pénzt takarítva meg, amely csökkenti a költséges hibák kockázatát, és felgyorsítja a teljes tervezéstől a szerződéskötésig tartó folyamatot.

Városi infrastruktúra építése

A 3D nyomtatás több szempontból is forradalmasítja a várostervezést. Először is, az építészek képesek egy egész város vagy település modelljét 3D-ben kinyomtatni. Ez a megfelelő berendezésekkel és nyomtatási anyagokkal órákon belül megvalósítható. De még ennél is érdekesebbek a tényleges projektek, amelyek sokkal hamarabb megvalósíthatóak. A városi infrastruktúra 3D nyomtatása gyakran egy 3D nyomtatással foglalkozó építésziroda és a város vagy a kormányzat közötti együttműködésen alapul, bár lehet kereskedelmi projekt is. A szerkezetek általában a 3D nyomtatott hidaktól kezdve a dekoratív épülethomlokzatokon át a közlekedési (például fedett villamos-megállóhely) megállóhelyek készre gyártásáig terjednek.

Építészeti 3D nyomtatásban használt anyagok

Az első, ami eszünkbe jut, a beton, mivel valóban ez a legszélesebb körben használt építőanyag, mind a hagyományos, mind a 3D gyártás esetében. Természetesen ezt az anyagot szinte minden építőipari vállalat, amely használja, folyamatosan módosítja vagy erősíti, így ritkán látni, hogy két gyártó pontosan ugyanazt a betontípust extrudálja a 3D nyomtatóival. A 3D nyomtatás másik népszerű anyaga az építészetben a kerámia, amit egyre szélesebb körben használnak fel az épületek burkolatához, vagy kreatív kerámiacsempéket nyomtatnak az épületek díszítéséhez is.

A belsőépítészeti darabokhoz természetesen ott vannak a műanyagok, amelyeket a leggyakrabban használnak. A kevésbé használatos, de talán egyedibb 3D nyomtatási anyagok között azonban a fa is szerepel. Létezik olyan cég, amely fűrészporból, azaz a bútorgyártás hulladékából, vagy melléktermékéből (természetesen a megfelelő előkészítés után, ami a porrá való darálást, és a különböző adalékanyagok, ragasztók hozzáadását jelenti) 3D-terméket tud nyomtatni, hogy gyönyörű, funkcionális tárgyakat hozzon létre a belső terekbe. Nemrégiben pedig képesek voltak textúra és színtérképezést is alkalmazni a 3D nyomtatásban, hogy a fűrészpor alapanyagból készült tárgyakon valósághű fa megjelenését hozzanak létre.

A 3D építés jövője

Már most látszik hogy a 3D nyomtatás a jövőbeni építkezések egyik vezető aspektusát fogja átvenni idővel, ami maga a gyártást jelenti. Mivelhogy a gyártási, tervezési, és modellezési idők jelentősen lerövidülnek, emiatt egyre több építőipari cég fogja meglátni benne a lehetőséget.