ETH Zurich представляє Tor Alva

Дослідники державного університету ETH Zurich, за замовленням культурного фонду Nova Fundaziun Origen, завершили те, що називають найвищою у світі бетонною вежею, надрукованою на 3D-принтері: Tor Alva — 30-метрову чотириповерхову модульну конструкцію в Муленсі, Швейцарія. Цей проєкт, побудований з надрукованих на 3D-принтері бетонних елементів, демонструє, як роботизоване виготовлення, автоматизоване проєктування та ресурсоефективні методи будівництва прокладають шлях до сталого будівництва майбутнього.

Ініціатива, яку очолює ETH Zurich, також отримала підтримку від Фонду ETH, громади Surses, приватних донорів та галузевих партнерів, таких як Sika, BASF та Knauf. Він об'єднав кілька кафедр ETH, включаючи цифрове виготовлення, конструкційну інженерію та матеріалознавство, а також два відділення ETH, Mesh та Saeki.

Завершена у травні 2025 року, Tor Alva — це перша у світі багатоповерхова споруда з несучими колонами, повністю створеними за допомогою 3D-друку, включаючи вбудовану арматуру. Цей метод 3D-друку бетону використовує двох скоординованих роботів: один роботизований маніпулятор шар за шаром екструдує бетон у складні конструкції вільної форми, а інший розміщує арматуру між шарами. Використовуючи спеціально розроблений дрібнозернистий бетон, який швидко твердне завдяки спеціальній добавці, конструктивні компоненти можна виготовляти без необхідності традиційної опалубки. Ця технологія друку була розроблена ETH Zurich у партнерстві з галузевими партнерами.

Для підвищення структурної цілісності дослідники ETH розробили гібридну систему армування. Горизонтальні сталеві кільця були вбудовані під час друку, а вертикальні стрижні були додані після друку та заповнені самоущільнювальним розчином. Верхні секції вежі містять попередньо напружені стрижні для покращення стійкості до тріщин.

Дослідники з ETH Zurich пояснили, що дизайн вежі Tor Alva був створений повністю за допомогою параметричного сценарію — комп'ютерних алгоритмів, які створюють цифрову модель для внесення коригувань, візуалізації та моделювання виробництва в межах можливостей роботизованих 3D-принтерів.

Модульна конструкція дозволяє розбирати та переміщувати вежу, що відповідає принципам кругового будівництва. Сухі з'єднання та попередньо напружені шви сприяють повторному використанню компонентів, мінімізуючи відходи та подовжуючи термін служби матеріалу.

Хоча спеціалізована бетонна суміш має більший вуглецевий слід, ніж традиційні альтернативи, команда вжила заходів для зменшення впливу на навколишнє середовище. Корозійностійка нержавіюча сталь замінила традиційну арматуру для підвищення довговічності, а вежа розроблена для прискорення карбонізації — природного процесу, під час якого бетон реабсорбує атмосферний CO₂.

Конструкція складається з чотирьох поверхів, кожен з 8 подвійними та зібраними по чотири колони (32), а також подвійний купол з 8 потрійними та 8 одинарними колонами (16); Всього: 48 несучих колон з повністю інтегрованим армуванням.

3D-друк: Приблизно 2500 бетонних шарів, кожен висотою 8 мм та глибиною 25 мм; Загальний час друку ~500 годин

Елементи: 232 3D-друковані бетонні елементи, плюс 104 збірні бетонні деталі з друкованою опалубкою

Розміри: Загальна висота: 30 метрів (включаючи основу), діаметр: від 7 до 9 метрів