3D tisk postupně proniká do většiny odvětví a stavebnictví není výjimkou. V Česku vznikla největší tiskárna pro tisk konstrukcí budov z betonových směsí v Třešti na Jihlavsku. K její obsluze stačí pouze dva pracovníci a tisknout zvládne prakticky za jakéhokoliv počasí přímo na místě, kde má budova stát. Stojí za ní vývojový tým pod vedením Martina Podzimka. „3D tisk snižuje nároky na potřebnou pracovní sílu, současně přidává flexibilitu a větší efektivitu, kdy je možné stavět prakticky nonstop, a v neposlední řadě umožňuje tvořit i budovy, které by současnými technologiemi v mnohých případech nešly postavit tak snadno, nebo vůbec,“ říká jednatel firem Strojírny Podzimek a Podzimek a synové.
Vytisknout si dům namísto stavění je bezpochyby lákavá představa. Ale také svým způsobem nutná. S nedostatkem pracovníků se stavebnictví potýká již dlouho, a lepší to v příštích letech rozhodně nebude. „V dohledné době možná nebudou na trhu práce téměř žádní stavební dělníci. I proto jsme se rozhodli pracovat na vývoji technologie 3D tisku, díky kterému hrubou stavbu domu dokážeme udělat bez zedníků za den nebo dva,“ vysvětluje Martin Podzimek.
Nahradí 3D tisk dělníky a cihly?
3D tiskárna v Třešti je v českém prostředí jedinečná již svou portálovou konstrukcí. Nejedná se pouze o robotické rameno, s jakým pracují jiné vývojové týmy, ale o portál na kolejovém podvozku. Prostor pod portálem umožňuje tisk objektu o půdorysu 15 × 7,5 m a výšce 5,5 m. Součástí projektu byl návrh nejen vlastní 3D tiskárny, ale i vlastní hmoty na bázi cementu.
„Kouzlo naší tiskárny spočívá v použité cementové směsi, jejíž vlastnosti vyvíjíme tak, aby byl 3D tisk vůbec možný. V praxi potřebujeme hmotu správné konzistence vhodné pro dopravu tlakovou hadicí na vzdálenost několika desítek metrů a následnou aplikaci tryskou. Každá vrstva hmoty také musí unést vrstvy, které následují,“ přibližuje fungování technologie Martin Podzimek.
Hlavními přednostmi 3D tisku jsou úspora materiálu, času a potřebné pracovní síly. „Z hlediska materiálu dochází díky navrženému postupu k úspoře, protože oproti klasické betonáži nevyplňujeme celý prostor stěny. Především díky možnosti nepřetržitého chodu stroje je pak stavba rychlejší,“ popisuje Martin Podzimek. Časově náročnější nicméně může být příprava vstupních dat.
„Důležitou komponentou je software, který tiskárnu ovládá a který rovněž vyvíjíme. Jeho optimalizace umožňuje dále snižovat nároky na lidskou obsluhu,“ líčí. V současnosti tiskárnu obsluhují dva pracovníci, jeden doplňuje směs a druhý kontroluje kvalitu tisku. Na druhou stranu je ale potřeba více specialistů při vývoji technologie a přípravy stavby.
Bude 3D tisk udávat trendy architektuře?
Technologie 3D tisku dává také větší kreativní volnost architektům, protože umožňuje tvořit tvary a návrhy, které doposud nebyly myslitelné, což dokládají i první praktické ukázky 3D tisku ze světa. Příkladem může být hlavně organická architektura inspirující se tvary v přírodě.
Stavebnictví se podle Martina Podzimka vyvíjí i přes svoji konzervativnost stejně jako jiná odvětví, a proto si nesmíme představovat jako výsledný produkt 3D tisku jen domy, které známe. „Je možné, že budoucnost se bude ubírat cestou tvarově odlišných, modulárních, udržitelnějších a soběstačnějších staveb, které se budou lišit od tradičních vícepodlažních domů, které se staví dnes. 3D tisk umožní využití organických tvarů, prefabrikovaných celků a stavbu svislých konstrukcí bez nutnosti vložení tradiční výztuže. To však není pouze v rukou stavařů, ale především architektů a projektantů.“
Jako další pozitivum uvádí Martin Podzimek replikovatelnost. „Stroj zvládne stavět v řadě za sebou stejné domy na základě jednoho projektu, čímž se opět snižují náklady, přitom jej stačí posunout o pár desítek metrů dál.“
Podstatnou výhodou je v případě tiskárny v Třešti i možnost tisknout až na mráz téměř za každého počasí. Tisk je tak možno realizovat přímo na místě finálního umístění stavby. V současnosti má společnost otestovaný například i tisk za deště. Z hlediska nákladů se i tím stává 3D tisk opět o něco efektivnějším.
Protože je 3D tisk budov novou technologií, která se teprve vyvíjí a zdokonaluje, nese s sebou i překážky. Martin Podzimek aktuálně pokládá za nutnost zejména dokončení a optimalizace nové speciální cementové směsi, kterou firma k tisku užívá. „V případě směsi je třeba se vypořádat s vlivem vysokého hydratačního tepla, které způsobuje výskyt mikrotrhlin. Dalším mínusem je nemožnost vložení kovové výztuže.“
Na vývoji 3D tiskárny spolupracovaly společnosti Podzimek a synové a Strojírny Podzimek s odborníky ze strojní a stavební fakulty ČVUT. „Nedávno jsme dokončili první společný projekt Technologické agentury ČR v rámci kterého vznikl i první vytisklý prototyp konstrukce, a v současnosti jsme na začátku navazujícího projektu TAČR, jehož výsledkem již bude řešení aplikovatelné v praxi,“ nastiňuje Martin Podzimek. „Naším cílem je testovat vyvíjenou technologii ve spolupráci s architekty na různých typech projektů a sama praxe ukáže, pro které druhy staveb je technologie vhodná.“
Zatím rarita, v budoucnu každodenní realita?
Díky technologii 3D tisku vznikají v posledních letech první experimenty s vytištěnými domy napříč celým světem. V Česku byl vůbec prvním domem, který vznikl na 3D tiskárně, Prvok. Za vznikem tohoto unikátního plovoucího domu stál ateliér Scoolpt v čele s Michalem Trpákem. Za jak dlouho ale bude tato technologie více rozšířená a přehoupne se z fáze experimentů do standardu? Kdy bude v Česku běžné některé budovy tisknout, a ne stavět? Podle Martina Podzimka si lze představit, že v horizontu deseti let bude možno na stavbách využívat prefabrikované komponenty či celé moduly a následně v závislosti na pokroku vývoje tisknout celé budovy.
Otázka, kdy a zda vůbec se technologie 3D tisku budov prosadí v běžné praxi, není jen otázkou technologickou, ale také právní. Z legislativního pohledu je překážkou například absence standardizovaných postupů výpočtu statiky tištěné stavby, což může komplikovat kolaudaci. Nevýhodou je také potřebný delší čas na přípravu a vyšší kvalifikaci pracovníků, kteří ji provádí. V případě výstavby jednotlivých domů na různých místech je navíc třeba počítat s vyššími náklady na převoz tiskárny na místo.
„V oblasti vývoje nejen v Česku dělá vedle našeho týmu pokroky několik dalších, české stavební právo nicméně zatím 3D tisk nereflektuje. Pravděpodobné změny legislativy by mohl urychlit vývoj na trhu práce, protože kvůli čím dál většímu nedostatku pracovních sil ve stavebnictví bude na zákonodárce vyvíjen tlak situaci řešit,“ domnívá se Martin Podzimek.
Vedle 3D tisku pracují obě Podzimkovy společnosti i na dalších prototypech robotizovaných zařízení, které by v příštích letech minimálně mohly snížit nároky na množství lidské pracovní síly, která ve stavebnictví chybí již nyní, což výstavbu prodražuje a zpomaluje. „Dokáži si představit, že robotizace umožní nahradit chybějící elektrikáře, obkladače, instalatéry, omítkáře či další řemeslníky.“
Kromě rozvoje technologií je podle Martina Podzimka třeba počítat také se zaváděním dalších materiálů včetně těch recyklovaných. „Také udržitelnost bude dle mého názoru v budoucnu hrát ve stavebnictví významnou roli stejně jako snižování energetické náročnosti a uhlíkové stopy výstavby,“ dodává.
