3D-друкована глиняна цегла для екологічного будівництва

В останні роки 3D-друкарські конструкції та проєкти житлового будівництва зростають у всьому світі. Залежно від використовуваних матеріалів, 3D-друкарські будівлі пропонують безліч переваг у порівнянні з традиційним будівництвом, включаючи вогнестійкість, використання місцевих або перероблюваних матеріалів, нижчі загальні витрати й, звичайно ж, коротші терміни будівництва, щоб своєчасно пристосуватися до зростання населення. В Американському університеті в Каїрі (AUC) дослідники ретельно працювали над розробкою власної системи будівництва на основі адитивного виробництва, в якій пріоритет віддається місцевим будівельним матеріалам, роботизованому виробництву та сильному руху до виробництва з нульовим викидом вуглецю. Успіх їхнього проєкту з виробництва глиняної цегли, надрукованої на 3D-принтері, став першим у своєму роді для Північної Африки.

Дослідники працюють в одній із трьох лабораторій, які зараз експериментують із глиняною цеглою в Африці та на Близькому Сході. Зокрема, метод адитивного виробництва на основі металів та глини був розроблений у результаті співпраці Лабораторії адитивного виробництва AUC (AMCL) та Лабораторії роботизованого виробництва (RFL). Цей процес дозволяє використовувати роботизовану зброю для створення складних конструкцій за набагато менших витрат енергії, часу та викидів у порівнянні з традиційними методами будівництва. Відмовившись від бетонних сумішей, які зазвичай використовуються в будівельних проєктах адитивного виробництва, команда зупинила свій вибір на так званій спеціальній червоній шамотній глині, яка довговічніша й стійкіша до тепла, ніж звичайна глина, завдяки своєму складу, що включає такі мінерали, як польовий шпат, кварц та каолін. Потім суміш можна легко екструдувати в бажані форми за допомогою великомасштабного роботизованого апарату для 3D-друку команди.

Глина, надрукована на 3D-принтері, стійкіша до нагрівання і здатна утримувати складні форми. Використання глини відіграє вирішальну роль у баченні команди та її прагненні до сталого розвитку. Команда, що базується в Єгипті, добре знає, що глина (і матеріал для виготовлення глини) зустрічається удосталь, оскільки традиційно вироблені глиняні цеглини використовувалися в цьому регіоні з незапам'ятних часів. Результатом роботи команди AUC є стабільне постачання місцевими матеріалами для роботи за необхідності. Дійсно, позитивний вплив був відзначений командою, яка передбачає, що технологія допоможе стимулювати місцеву економіку, забезпечуючи при цьому доступне житло для тих, хто його потребує.

«Фактично адитивне інтегруватиметься з традиційним виробництвом, щоб доповнювати його, а не замінювати. Це дає свободу проєктувати, надихати на інновації та позитивно впливати на суспільство екологічно чистим способом, а також скорочувати витік валюти. Це також надасть компаніям можливість обмежити аутсорсинг третім сторонам шляхом власної розробки концепцій та створення переваг перед конкурентами шляхом скорочення циклу розробки продукту», — пояснює професор Ханаді Салем, завідувач кафедри машинобудування AUC.

Червона шамотна глина має приємний зовнішній вигляд і можливість формування кривих і складніших геометричних візерунків. Вона має низку переваг, які роблять її ідеальним матеріалом для зеленого будівництва, особливо у поєднанні з адитивним виробництвом. Як уточнює директор RFL професор Шериф Абдельмохсен: «Цей метод виробництва цегли набагато ефективніший у порівнянні з традиційними методами, оскільки виключає необхідність ручного формування та випалу. Крім того, при цьому утворюється менше відходів, оскільки будь-який невикористаний або матеріал лому можна легко переробити і використовувати повторно. Це дозволяє краще контролювати виробничий процес, внаслідок чого цегла має стабільну якість, міцність і довговічність».