Τέταρτη βιομηχανική επανάσταση: Βαδίζοντας στην εποχή των τρισδιάστατων εκτυπωτών

Μπορούν οι 3D εκτυπωτές και οι έξυπνοι υπολογιστές να φέρουν την επανάσταση στον κλάδο των κατασκευών; Ίσως και να μπορούν.

Στην καρδιά του Κέιμπριτζ της Αγγλίας βρίσκεται το παρεκκλήσι του King College που δικαίως είναι διάσημο σε όλο τον κόσμο. Χτισμένο σε   γοτθικό στιλ, το 1515, έχει μια υπέροχη οροφή που σκεπάζει τον πέτρινο ιστό του. Λίγοι γνωρίζουν ότι οι λεπτοί τοίχοι του είναι αρκετά ανθεκτικοί, ώστε να μπορεί κανείς να περπατήσει πάνω από το κενό και κάτω από την ξύλινη στέγη.

Αυτές οι δομές δεν είναι πλέον στη… μόδα. Είναι πολύ περίπλοκες για τις μεθόδους που χρησιμοποιούνται σήμερα από τον οικοδομικό κλάδο και το εξειδικευμένο εργατικό δυναμικό που απαιτείται για την κατασκευή τους είναι δυσεύρετο  και ακριβό.

Τώρα όμως οι νέες τεχνολογίες έχουν βάλει στόχο να επαναφέρουν αυτού του είδους τις περίτεχνες κατασκευές. Ισχυροί υπολογιστές επιτρέπουν στους σχεδιαστές να προχωρήσουν στον σχεδιασμό τέτοιων δομών που να ξεφεύγουν από τον συμβιβασμό μεταξύ αισθητικής και κόστους. Και η 3D εκτύπωση εκτιμάται ότι μπορεί να βοηθήσει να πραγματοποιηθούν αυτά τα πολύπλοκα, περίπλοκα σχέδια.

Ήδη η τεχνολογία των 3D εκτυπωτών έχει προχωρήσει πολύ περισσότερο από την εκτύπωση απλών αντικειμένων στον κλάδο των κατασκευών. Το παρακάτω σπίτι στη Ρωσία, σύμφωνα με την  Telegraph, κατασκευάστηκε πολύ φθηνά με τη βοήθεια ενός 3D εκτυπωτή σε μόλις 24 ώρες.

«Η εκτύπωση των τοίχων, των χωρισμάτων και του κελύφους του κτιρίου έγινε σε λιγότερο από μια ημέρα: ο καθαρός χρόνος εκτύπωσης ανήλθε σε 24 ώρες», σύμφωνα με την εταιρεία που το κατασκεύασε. Όταν το σπίτι ολοκληρώθηκε απομακρύνθηκε ο εκτυπωτής και προστέθηκε η στέγη και τα εσωτερικά χαρακτηριστικά του σπιτιού. Η εταιρεία υποστηρίζει ότι το σπίτι μπορεί να διαρκέσει έως 175 χρόνια και κόστισε μόλις 10,134 δολάρια.

Τι γίνεται όμως με τις μεγαλύτερες κατασκευές; Ήδη στο Ντόνκαστερ της νότιας Αγγλίας, σε ένα εργοστάσιο τσιμέντου, χρησιμοποιείται η τεχνολογία της FreeFAB. Είναι η πρώτη 3D εκτύπωσης τεχνολογία που χρησιμοποιείται σε ένα μεγάλο κατασκευαστικό project. Ήδη γραφεία και σπίτια έχουν εκτυπωθεί σε αρκετές χώρες, όπως το Ντουμπάι και η Κίνα, αλλά προς το παρόν κινούνται στο πλαίσιο της ιδέας.

Σύμφωνα με τον Μπιλ Μπέικερ, έναν μηχανικό που εργάστηκε στο Burj Khalifa του Ντουμπάι, το ψηλότερο κτίριο στον κόσμο, το πρόβλημα είναι ότι το τσιμέντο από τους 3D εκτυπωτές προς το παρόν παράγεται σε λεπτά στρώματα που συγκολλώνται σε ένα πιο παχύ. Αλλά τα κενά μεταξύ των στρωμάτων δημιουργούν αδυναμία καθιστώντας αυτό το τσιμέντο ακατάλληλο για πραγματικά κτίρια. «Μπορεί να ξεκολλήσουν», λέει ο Μπέικερ, στον Economist.

Η εταιρεία για να αντιμετωπίσει αυτό το πρόβλημα άρχισε να εκτυπώνει καλούπια – με τη χρήση ενός ειδικού κεριού που εφηύρε ο Αυστραλός αρχιτέκτονας Τζέιμς Γκάρντινερ – αντί για απευθείας δομικό υλικό. Αυτά τα καλούπια έχουν το πλεονέκτημα σε σχέση με συνηθισμένα – που κατασκευάζονται από ξύλο και πολυστυρένιο – ότι μπορούν να λιώσουν και να χρησιμοποιηθούν ξανά αντί να καταλήξουν απόβλητα σε χώρους υγειονομικής ταφής.

Επίσης το σύστημα αυτό είναι πολύ φθηνότερο και σε θέση να δημιουργήσει πολύ πιο περίπλοκα καλούπια, πολύ πιο γρήγορα. Αν ένα παραδοσιακό καλούπι χρειάζεται οκτώ ημέρες για να κατασκευαστεί, ο 3D εκτυπωτής μπορεί να εκτυπώσει ένα πολύ πιο περίπλοκο σε τρεις ώρες. Κι αφού το τσιμέντο αυτό καθ’ αυτό δεν τυπώνεται από τον εκτυπωτή είναι το ίδιο ανθεκτικό. Έτσι και η κατασκευή θα είναι το ίδιο ανθεκτική, όπως αν κατασκευαζόταν με τον παραδοσιακό τρόπο. Αυτό έδειξαν τα σχετικά τεστ αντοχής.

Είναι πάντως νωρίς ακόμη. Κι αυτό γιατί, είναι πολύ δύσκολο να δημιουργηθούν καλούπια χωρίς κανένα ελάττωμα. Η εταιρεία πάντως σχεδιάζει, εφόσον η τεχνολογία ωριμάσει αρκετά, να προχωρήσει στη δημιουργία μιας καινοτόμας start up που θα επικεντρωθεί σε αυτόν τον νέο τρόπο κατασκευής κτιρίων. Στο μεταξύ ήδη, ο Φίλιπ Μπλοκ, ένας αρχιτέκτονας και μηχανικός από το Ομοσπονδιακό Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Ζυρίχης κατασκευάζει περίτεχνα πατώματα από βιολογικές μεμβράνες, πάχους μόλις λίγων εκατοστών. Τα σχεδιάζει σε υπολογιστή με βάση συγκεκριμένα φορτία βάρους που θα πρέπει να αντέχουν. Αν αυτό πετύχει, στην περίπτωση ας πούμε ενός ουρανοξύστη, αυτό θα σήμαινε τρεις ορόφους στον ίδιο χώρο που τώρα καταλαμβάνουν δυο όροφοι.

Μια πραγματική δοκιμή ετοιμάζεται να γίνει από την FreeFAB και τον Φίλιπ Μπλοκ σε ένα σπίτι που θα ονομάζεται «Φωλιά» (NEST) στη Ζυρίχη. Αν όλα πάνε, σύμφωνα με το σχέδιο, το project εκτιμάται να είναι έτοιμο έως το 2018. Αυτό θα μπορούσε να είναι η αρχή καθώς ήδη δοκιμάζεται η χρήση σκυροδέματος ενισχυμένου με ίνες χάλυβα, κάτι που το κάνει πιο ελαφρύ αλλά εξίσου ισχυρό σε σχέση με το σκυρόδεμα που ενισχύεται με ράβδους χάλυβα.

Μπορεί στην εποχή της λεγόμενης τέταρτης βιομηχανικής επανάστασης να δούμε τεράστιους 3D εκτυπωτές στα εργοστάσια αντί για σωρούς από τούβλα;

Ο μηχανικός Τζον Χεινσγουόρθ δεν βλέπει κανέναν λόγο για να μη γίνει κάτι τέτοιο, σημειώνοντας υπαρκτά παραδείγματα: 3D σπίτια από τσιμέντο στην Κίνα, ένα χαμηλού κόστους σχέδιο για τη δημιουργία ολόκληρου κτιρίου στην Καλιφόρνια κι ένα εντελώς λειτουργικό γραφείο στο Ντουμπάι.

Ο Χεινσγουόρθ φαίνεται να πιστεύει πάντως ότι η καλλιτεχνική και αισθητική διάσταση θα έρθει αρκετά αργότερα. Όπως λέει στον Guardian, «αν δεν χρειάζεται να είναι όμορφο, αλλά χρειάζεται να δημιουργηθεί γρήγορα, τότε είναι θέμα χρόνου πριν η 3D εκτύπωση θεωρηθεί βιώσιμη».

Τα πράγματα είναι πρώιμα, ωστόσο, κι ένας βασικός λόγος είναι η ασφάλεια. Τα πρότυπα για τα συμβατικά δομικά υλικά διαμορφώνονται εδώ και πάρα πολλές δεκαετίες για να διασφαλιστεί ότι τα κτίρια είναι ασφαλή και αξιόπιστα. Χωρίς ιστορικό, η καινοτομία της 3D δόμησης κάνει τις ρυθμιστικές αρχές νευρικές. Και όσοι ασχολούνται επιστημονικά και επιχειρηματικά με την ανάπτυξη του κλάδου παραδέχονται ότι η ασφάλεια και η ποιότητα αποτελούν μεγάλες προκλήσεις.

Στην περίπτωση που οι ρυθμιστικές αρχές πειστούν, η 3D εκτύπωση θα μπορούσε ένα φέρει μεγάλες ανατροπές στον κλάδο των κατασκευών. Αύξηση της παραγωγικότητας και μείωση του κόστους των σύνθετων και περίπλοκων κατασκευών από τη μία αλλά και μείωση του κόστους εργασίας, αλλαγή του εργασιακού περιβάλλοντος και αλλαγή της εκπαίδευσης στον κλάδο των οικοδομών από την άλλη.

Πάντως ο Τιμ Γκόρντχενς που ασχολείται με τον κλάδο των 3D κατασκευών δεν περιμένει ολική αλλαγή στον οικοδομικό κλάδο: «μερικές δουλειές θα γίνονται πολύ πιο αποτελεσματικά από ρομπότ παρά από ανθρώπους αλλά πάντα θα χρειάζεσαι έμπειρους τεχνίτες στην οικοδομή. Το μόνο πράγμα που δεν μπορείς να διδάξεις ένα ρομπότ είναι η δημιουργικότητα».

Προς το παρόν αυτό που εκτιμάται ως το πιθανό σενάριο για το εγγύς μέλλον είναι ότι η τρισδιάστατη εκτύπωση θα χρησιμοποιηθεί για την κατασκευή συγκεκριμένων στοιχείων κι όχι ενός ολόκληρου κτιρίου. Το αν θα πρόκειται αρχικά για τις ηλεκτρικές πρίζες ή το αν η τεχνολογία θα φτάσει στα πατώματα ή ακόμη και στους τοίχους μένει να φανεί.

Πηγή: tvxs.gr