Известно, что строительная отрасль сильно загрязняет атмосферу: 7% глобальных выбросов CO2 связаны только с производством цемента. Стремясь сократить выбросы углерода, связанные со строительством, исследователи из отдела цифровых строительных технологий (DBT) в швейцарской высшей технической школе ETH Zürich создали систему FoamWork. В рамках проекта исследуется, как можно использовать пенопластовую 3D-печать (F3DP) в сочетании с заливкой бетона. В результате повышается эффективность использования материалов и снижаются выбросы углерода.
В настоящее время при производстве монолитно-бетонных конструкций используется избыточный материал. Иногда инженеры используют полые пластиковые формы для уменьшения бетона в стандартных плитах. Для более сложных систем литейные формы изготавливаются из дерева или плотного пенопласта, вырезанного на станке с ЧПУ. Эти трудоемкие системы чрезмерно используют бетон с получением отходов из обрезков. А использование профилей F3DP в монолитной бетонной опалубке позволяет сэкономить до 70% бетона, и они, обладая хорошей изоляцией, значительно легче.
Прототип плиты, созданный командой DBT, показывает, насколько универсально можно сочетать бетонные конструкции и пену, напечатанную на 3D-принтере. В плите используются ребра в соответствиис направлениями сжатия и растяжения. Геометрия этой плиты имеет 24 полости для пенопластовых вставок 12 различных форм.
Компоненты пенопласта укладываются в деревянную опалубку перед заливкой в сверхвысококачественный фибробетон (UHPFRC) для отливки структурного элемента. После того, как бетон затвердеет, куски пенопласта можно либо оставить для сохранения их изоляционных свойств, либо сырье можно переработать и перепечатать для других проектов FoamWork.
Для производства пены ETH Zürich сотрудничает с FenX AG, компанией, использующей минеральные отходы для производства высокоэффективной изоляции зданий. Роботизированный манипулятор изготавливает пенопластовые компоненты из переработанной золы — отходов угольных электростанций.
Поскольку при использовании FoamWork не создаются обрезки, вся производственная система потенциально может быть безотходной. Наряду с минимизацией отходов материала более легкая масса конструктивных элементов позволяет легко их транспортировать, обрабатывать и собирать на строительных площадках.
