Ett hus tillverkat av en 3D-skrivare - det låter som en dröm om framtiden eller science fiction för många. De första husen från 3D-skrivaren monterades i Kina för sex år sedan.
3D-utskrift, en gång en söt gimmick som kan användas för att göra små nyckelringar, har gjort sin väg. Under tiden byggs till och med ett helt hus i 3D-skrivaren: Enorma 3D-tryckrobotar producerar betongkorvar runt om i världen och med hjälp av mänskliga byggnadsarbetare låter råa grundväggar växa upp. De första husen gjorda av 3D-betongelement monterades i Kina redan 2014. Samma år besökte USA: s dåvarande president Barack Obama "3D Print Canal House" i Amsterdam, en prototyp av den nya tekniken. Och i Köpenhamn 2017 byggde ett ryskt och ett dansk företag tillsammans det första bebodda huset från 3D-skrivaren i Europa. Den unga industrin är internationell: I USA skapades ett 32 kvadratmeter hus 2018 från 3D-skrivaren av det amerikanska företaget Icon i Austin, Texas,Rubriker. Snart vill Icon tillsammans med en biståndsorganisation i Centralamerika skapa en by med 50 hus gjorda av 3D-skrivaren - var och en med ett område på 58 kvadratmeter - för de behövande. Ikonen beräknar ett skalpris på 4 000 US-dollar. Konstruktionstiden är motsvarande kort: 3D-utskrift av ett skal från spraymunstycket tar maximalt 24 timmar.
Men den nya tekniken klarar också större format med blixtnedslag: I Kina byggdes ett stort hus från 3D-skrivaren på bara 45 dagar - villan har en yta på 400 kvadratmeter! 3D-betongskrivaren gjorde det mesta av arbetet där också. De robotiserade maskinerna med vilka den speciella betongen kan appliceras och formas (teknisk benämning: extrudering) varierar beroende på byggprojekt och leverantör.
Nya möjligheter tack vare 3D-utskrift
Det finns många möjligheter: att börja med den automatiska massproduktionen av enkla komponenter som bara kombineras för att bilda en byggnad på byggarbetsplatsen, till mobila robotar som arbetar autonomt på byggarbetsplatsen och till och med kan tillverka byggnader med böjda väggar eller rundade hörn. Maskinerna är inte bara snabba: de möjliggör konstnärliga friformselement som skulle vara mycket dyra om de tillverkades av mänskliga händer. Öppningar och håligheter för kablar kan enkelt integreras i tryckta väggar.
Mer hållbarhet genom 3D-utskrift
En av de största fördelarna med digital konstruktion: den använder ofta mindre material än traditionella byggmetoder och mer och mer återvinningsbar eller nedbrytbar plast kan användas. Eftersom det inte behövs någon formning, beroende på 3D-utskriftsprocessen och materialet, genereras mindre avfall.
Och: Utan form och byggnadsställning, enligt en studie av TU Dresden, elimineras cirka 35 procent av byggkostnaderna för skalet - förutom hastighet, hållbarhet och prisvärd anpassning, ett annat argument för ett hus tillverkat av en 3D-skrivare. Nikita Chen-Yun-Tai, grundare och VD för det amerikansk-ryska 3D-utskriftsrobotföretaget Apis Cor, pratar redan om att det är möjligt att skapa alla hus i framtiden, från små hus till fastigheter, med hjälp av en 3D-skrivare .
Starta fotogalleri 
5 Visa alla 
Prototyp: I framtiden kommer människor i nöd i Austin, Texas att bo i sådana hus tillverkade av 3D-skrivare. Icon planerar tillsammans med icke-statliga organisationer att skapa billiga hus och hela bosättningar över hela världen med hjälp av 3D-skrivare.
På skenor: "Vulcan II" kan skriva ut på ett område på upp till 185 kvadratmeter. 3D-skrivaren rör sig fram och tillbaka på skenor över ett fundament och levererar betongkorvarna. Skikt på lager.
Lätt konstruktion: DFAB-huset med sin genomskinliga lätta fasad står på forskningsbyggnaden NEST nära Zürich: ett flexibelt fasadesystem med membran och aerogelisolering, känt från Allianz Arena i München.
Träkonstruktionsrobotar: Arkitektur, robotik och hantverkare arbetar tillsammans: träramar prefabricerades av två samarbetsvilliga robotar vid ETH Zürich. De sågade balkar och placerade dem exakt i rymden. Hantverkare skruvade ihop delarna.
Freeform-tak: Taket på DFAB House består av elva konkava freeformdelar som, optimerat med specialutvecklad programvara, sparar cirka 60 procent betong jämfört med ett konventionellt betongtak.
Ny konstruktionsteknik
Några av nybyggarnas pionjärer har redan lämnat vår planet mentalt. Med additiv tillverkningsteknik vill NASA skapa livsmiljöer för astronauter i framtiden - från lokala råvaror på månen eller Mars. De första försöken pågår redan.
Å andra sidan är "DFAB House" (digital tillverkning) nära Zürich, som invigdes 2019 2019, fortfarande på jorden, men nästan gränsöverskridande överfördes till riktiga ansökningar.
"Till skillnad från byggprojekt där endast en digital teknik används, till exempel ett hus tillverkat av en 3D-skrivare, samlar DFAB-huset olika nya tekniker", förklarar Matthias Kohler, professor i arkitektur och digital tillverkning vid Schweiziska federala tekniska institutet. University of Zurich och initiativtagare till DFAB House.
Det smala huset med tre våningar integrerades som en enhet i forskningsbyggnaden NEST (Next Evolution in Sustainable Building Technology) vid ETH Zürich. NEST är utformad som en modulär plattform som olika hus kan anlända till, som kallas "enheter" här och som alla är testlaboratorier för levnadens framtid. Gemensamt för alla de för närvarande sju enheterna är att de utforskar interaktionen mellan människor, rymden och tekniken.
strömförsörjning
En central fråga är den ekonomiska resursanvändningen, så alla modulhus är anslutna till en "ryggrad" som levererar vatten, värme, el och Internet, utvärderar förbrukningsdata och reglerar bortskaffande. Nya lösningar för det smarta hemmet och sakernas internet testas, bland annat i DFAB-huset, som är hem för akademiska gäster: enheter och byggsystem är nätverksbundna och kan lära sig, vilket bör säkerställa levnadskomfort, men framför allt största möjliga energieffektivitet. Ett fyrprojekt för morgondagens byggnad och boende.
Många arkitekter, ingenjörer och hantverkare arbetade tillsammans för att uppnå detta. Åtta olika professurer från ETH Zürich, institut, industripartners och planerare från över 30 företag är enbart inblandade i DFAB House.
Lagarbete
"Arbetsprofilen för arkitekter, planerare och hantverkare kommer att förändras", är Matthias Kohler säker. DFAB House visar hur det kan se ut: Robotar och mänskliga hantverkare arbetar också nära tillsammans här. För en elegant böjd bärande vägg, byggde en robot, en mobil "tillverkare" först en ståltrådsnätstruktur på plats, som fungerade som förstärkning och formning. Med hjälp av sina sensorer rör sig den 2 meter höga roboten autonomt på larver. Gitterkonstruktionen fylldes med speciell betong av arbetarna och väggens ände slätades för hand.
En filt från 3D-skrivaren
Individuella och komplexa betongkonstruktioner kan också skapas med "Smart Slab" -processen. Till exempel en lätt golvplatta, för vilken en enorm 3D-sandskrivare producerade formelement som hälldes med fiberarmerad betong. Robotar spelade till och med en viktig roll i DFAB-husets träkonstruktion: två samarbetsvilliga maskiner hade prefabricerat den bärande träkonstruktionen på de övre våningarna i "Robotic Fabrication Lab" vid ETH Zürich. En robot tog ett element för takbjälken i trä och höll det på plats, medan en annan såg att det passade. Sedan borrade den andra robotarmen hål för att ansluta balkarna. Slutligen placerade båda robotarna strålstrukturen i det exakta rumsliga arrangemanget. Med sådana hjälpare har snickaren mycket tid,att titta i fred och kontrollera kvaliteten på arbetet. Tills han kan skruva ihop allt i slutändan.
Från storskaliga manipulatorer och mobila konstruktionsrobotar
Mobila konstruktionsrobotar är mindre än storskaliga manipulatorer, men de kan också utföra annat arbete.
För skalet av ett hus från 3D-skrivaren måste arkitekter först designa det på datorn med 3D-arkitektur (CAD). Dessa CAD-data är grunden för styrdata som överförs till 3D-skrivaren.
En 3D-betongskrivare är ofta en industrirobot som har ett tryckmunstycke monterat på armen som ett verktyg, med vilket den pressar ut de 50 till 70 millimeter breda betongkorvarna - pärla på pärlan.
Andra robotbyggnadsarbetare, kallade portalrobotar, är högre än den planerade konstruktionen (liknar en containerkran). De är stillastående eller rör sig på styrskenor och kan producera hela skalet av ett hus från 3D-skrivaren i ett stycke. Dessa storskaliga manipulatorer är ibland över 10 meter höga och flera meter långa och breda. Däremot verkar mobila byggrobotar, monterade på larver eller lastbilar, ganska små. För detta kan vissa också lägga tegelstenar autonomt med en lång förlängningsarm.
Normal betong, snabbhärdande specialbetong eller plast används som byggmaterialblandning. Att hitta den bästa mixen för 3D-betongutskrift är en viktig utmaning.
