ETH Zurich представляет Tor Alva

Исследователи государственного университета ETH Zurich, по заказу культурного фонда Nova Fundaziun Origen, завершили то, что называют самой высокой в мире бетонной башней, напечатанной на 3D-принтере: Tor Alva — 30-метровая четырехэтажная модульная конструкция в Муленсе, Швейцария. Этот проект, построенный из напечатанных на 3D-принтере бетонных элементов, демонстрирует, как роботизированное изготовление, автоматизированное проектирование и ресурсоэффективные методы строительства прокладывают путь к устойчивому строительству будущего.

Инициатива, возглавляемая ETH Zurich, также получила поддержку от Фонда ETH, общины Surses, частных доноров и отраслевых партнеров, таких как Sika, BASF и Knauf. Он объединил несколько кафедр ETH, включая цифровое изготовление, конструкционную инженерию и материаловедение, а также два отделения ETH, Mesh и Saeki.

Завершенная в мае 2025 года Tor Alva — это первое в мире многоэтажное сооружение с несущими колоннами, полностью созданными с помощью 3D-печати, включая встроенную арматуру. Этот метод 3D-печати бетона использует двух скоординированных роботов: один роботизированный манипулятор слой за слоем экструдирует бетон в сложные конструкции свободной формы, а другой размещает арматуру между слоями. Используя специально разработанный мелкозернистый бетон, который быстро затвердевает благодаря специальной добавке, конструктивные компоненты можно производить без необходимости традиционной опалубки. Эта технология печати была разработана ETH Zurich в партнерстве с отраслевыми партнерами.

Для повышения структурной целостности исследователи ETH разработали гибридную систему армирования. Горизонтальные стальные кольца были встроены при печати, а вертикальные стержни были добавлены после печати и заполнены самоуплотнительным раствором. Верхние секции башни содержат предварительно напряженные стержни для улучшения стойкости к трещинам.

Исследователи из ETH Zurich объяснили, что дизайн башни Tor Alva был создан полностью с помощью параметрического сценария - компьютерных алгоритмов, создающих цифровую модель для внесения корректировок, визуализации и моделирования производства в пределах возможностей роботизированных 3D-принтеров.

Модульная конструкция позволяет разбирать и перемещать башню, соответствующую принципам кругового строительства. Сухие соединения и предварительно напряженные швы способствуют повторному использованию компонентов, минимизируя отходы и продлевая срок службы материала.

Хотя специализированная бетонная смесь имеет больший углеродный след, чем традиционные альтернативы, команда приняла меры для уменьшения воздействия на окружающую среду. Коррозионностойкая нержавеющая сталь заменила традиционную арматуру для повышения долговечности, а башня разработана для ускорения карбонизации – природного процесса, в ходе которого бетон реабсорбирует атмосферный CO₂.

Конструкция состоит из четырех этажей, каждый из 8 двойных и собранных по четыре колонны (32), а также двойной купол с 8 тройными и 8 одинарными колоннами (16); Всего: 48 несущих колонн с полностью интегрированным армированием.

3D-печать: Приблизительно 2500 бетонных слоев, каждый высотой 8 мм и глубиной 25 мм; Общее время печати ~500 часов

Элементы: 232 3D-печатных бетонных элемента, плюс 104 сборных бетонных деталей с печатной опалубкой.

Размеры: Общая высота: 30 метров (включая основание), диаметр: от 7 до 9 метров