3D-печатные глиняные кирпичи для экологического строительства

В последние годы 3D-печатные конструкции и проекты жилищного строительства растут по всему миру. В зависимости от используемых материалов, 3D-печатные здания предлагают множество преимуществ по сравнению с традиционным строительством, включая огнестойкость, использование местных или перерабатываемых материалов, более низкие общие затраты и, конечно же, более короткие сроки строительства, чтобы более своевременно приспособиться к росту населения. В Американском университете в Каире (AUC) исследователи усердно работали над разработкой собственной системы строительства на основе аддитивного производства, в которой приоритет отдается местным строительным материалам, роботизированному производству и сильному движению к производству с нулевым выбросом углерода. Успех их проекта по производству глиняного кирпича, напечатанного на 3D-принтере, стал первым в своем роде для Северной Африки.

Исследователи работают в одной из трех лабораторий, которые в настоящее время экспериментируют с глиняными кирпичами в Африке и на Ближнем Востоке. В частности, метод аддитивного производства на основе металлов и глины был разработан в результате сотрудничества Лаборатории аддитивного производства AUC (AMCL) и Лаборатории роботизированного производства (RFL). Этот процесс позволяет использовать роботизированное оружие для создания сложных конструкций при гораздо меньших затратах энергии, времени и выбросов по сравнению с традиционными методами строительства. Отказавшись от бетонных смесей, которые обычно используются в строительных проектах аддитивного производства, команда остановила свой выбор на так называемой специальной красной шамотной глине, которая более долговечна и устойчива к теплу, чем обычная глина, благодаря своему составу, включающему такие минералы, как полевой шпат, кварц и каолин. Затем смесь можно легко экструдировать в желаемые формы с помощью крупномасштабного роботизированного аппарата для 3D-печати команды.

Глина, напечатанная на 3D-принтере, более устойчива к нагреванию и способна удерживать сложные формы. Использование глины играет решающую роль в видении команды и ее стремлении к устойчивому развитию. Команда, базирующаяся в Египте, хорошо знает, что глина (и материал для изготовления глины) встречается в изобилии, поскольку традиционно производимые глиняные кирпичи использовались в этом регионе с незапамятных времен. Результатом работы команды AUC является стабильное снабжение местными материалами для работы по мере необходимости. Действительно, положительное влияние было отмечено командой, которая предсказывает, что технология поможет стимулировать местную экономику, обеспечивая при этом легкодоступное жилье для тех, кто в нем нуждается.

«Фактически аддитивное будет интегрироваться с традиционным производством, чтобы дополнять его, а не заменять. Это дает свободу проектировать, вдохновлять на инновации и оказывать положительное влияние на общество экологически чистым способом, а также сокращать утечку валюты. Это также предоставит компаниям возможность ограничить аутсорсинг третьим сторонам за счет собственной разработки концепций и создания преимущества перед конкурентами за счет сокращения цикла разработки продукта», — объясняет профессор Ханади Салем, заведующий кафедрой машиностроения AUC.

Красная шамотная глина имеет приятный внешний вид и возможность формования кривых и более сложных геометрических узоров. Она обладает рядом преимуществ, которые делают ее идеальным материалом для зеленого строительства, особенно в сочетании с аддитивным производством. Как уточняет директор RFL профессор Шериф Абдельмохсен: «Этот метод производства кирпича гораздо более эффективен по сравнению с традиционными методами, поскольку исключает необходимость ручной формовки и обжига. Кроме того, при этом образуется меньше отходов, поскольку любой неиспользованный или ломовый материал можно легко переработать и использовать повторно. Это позволяет лучше контролировать производственный процесс, в результате чего кирпичи имеют стабильное качество, прочность и долговечность».