Η 3D εκτύπωση κατοικιών έχει γίνει η νέα τάση του τομέα, προσφέροντας ταχύτητα και καινοτομία στην κατασκευή. Τα τοιχώματα ενός σπιτιού μπορούν να υψωθούν μέσα σε λίγες μόνο ώρες. Ωστόσο, το μεγαλύτερο πρόβλημα που παραμένει είναι η πάροδος του χρόνου που απαιτείται για τη σκλήρυνση του σκυροδέματος, η οποία μπορεί να διαρκέσει έως και 28 ημέρες. Μια ομάδα ερευνητών από το Oregon State University, υπό τη διεύθυνση του καθηγητή Devin Roach, προσφέρει μια ανατρεπτική λύση με την ανάπτυξη ενός νέου υλικού 3D εκτύπωσης που αποκτά την απαιτούμενη αντοχή σε μόλις τρεις ημέρες.
Για να κατανοήσουμε τη διάσταση αυτής της καινοτομίας, αρκεί να εξετάσουμε τη σύνθεση του παραδοσιακού σκυροδέματος. Το μείγμα αποτελείται από νερό, αδρανή υλικά και τσιμέντο, το οποίο χρειάζεται πολλούς μήνες για να σκληρύνει πλήρως. Επιπλέον, η διαδικασία παραγωγής του τσιμέντου Portland είναι εξαιρετικά ρυπογόνος, απαιτώντας θερμοκρασίες κοντά στους 1.450 βαθμούς Κελσίου. Αυτό οδηγεί στην απελευθέρωση τεράστιων ποσοτήτων διοξειδίου του άνθρακα, συμβάλλοντας μέχρι και 8% στις παγκόσμιες ανθρωπογενείς εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου.
Η ερευνητική ομάδα έχει προτείνει ένα νέο υλικό που βασίζεται σε αργιλώδες χώμα, εμπλουτισμένο με ίνες κάνναβης, άμμο και biochar, ένα υλικό που παράγεται μέσω της πυρόλυσης οργανικών αποβλήτων σε συνθήκες αναερόβιες. Το biochar όχι μόνο ενισχύει τη δομή αλλά λειτουργεί και ως μέσο δέσμευσης άνθρακα, καθιστώντας το τελικό προϊόν σημαντικά πιο φιλικό προς το περιβάλλον.
Ένα ακόμη σημαντικό στοιχείο της νέας μεθόδου είναι ο ακρυλαμιδικός δεσμευτικός παράγοντας που χρησιμοποιείται, ο οποίος ενεργοποιείται θερμικά. Μέσω της διαδικασίας γνωστής ως μετωπικός πολυμερισμός, η σκλήρυνση του υλικού ξεκινά αμέσως μόλις εξέρχεται από το εκτυπωτή. Έτσι, το υλικό αποκτά άμεσα αντοχή που επιτρέπει τη στήριξη πολλαπλών στρωμάτων και τη δημιουργία προβολών χωρίς επιπρόσθετη υποστήριξη, ανοίγοντας νέους ορίζοντες στη δυνατότητα σχεδίασης.
Σύμφωνα με τον καθηγητή Roach, το νέο υλικό φτάνει σε αρχική αντοχή 3 megapascals αμέσως μετά την εκτύπωση, επαρκής για την κατασκευή τοίχων ή σκεπών. Μετά από τρεις ημέρες, η αντοχή του ξεπερνά τα 17 megapascals, το όριο που απαιτείται για τη χρήση του σε δομικές κατασκευές. Σε σύγκριση, το παραδοσιακό σκυρόδεμα χρειάζεται έως και τέσσερις εβδομάδες για να φτάσει στο ίδιο επίπεδο αντοχής.
Η πλήρης σκλήρυνση ολοκληρώνεται σε οκτώ έως δέκα ημέρες, με την τελική αντοχή να υπερβαίνει τα 40 megapascals, κάτι που το καθιστά συγκρίσιμο ή ανώτερο από πολλές συμβατικές μορφές σκυροδέματος. Ο συνδυασμός αυτών των παραγόντων προσφέρει τη δυνατότητα γρήγορης ανέγερσης, ελαχιστοποιώντας το χρόνο αναμονής και συμβάλλοντας στη μείωση του συνολικού κόστους.
Παρά την υποσχόμενη απόδοση και το φιλικότερο περιβαλλοντικό αποτύπωμα, το νέο υλικό παραμένει ακριβότερο από τις παραδοσιακές λύσεις. Η ερευνητική ομάδα εργάζεται για τη βελτίωση της διαδικασίας παραγωγής, με στόχο να μειώσει το κόστος και να επιτρέψει τη μαζική εφαρμογή του στην κατασκευή κτιρίων.
Εάν το κόστος του υλικού καταστεί ανταγωνιστικό σε σχέση με το τσιμέντο Portland, τότε η 3D εκτύπωση κατασκευών μπορεί να εισέλθει σε μια νέα εποχή. Η δυνατότητα ολοκλήρωσης μιας κατασκευής σε λίγες ημέρες αντί για εβδομάδες δεν είναι μόνο θέμα ταχύτητας, αλλά και μια πιθανή επανάσταση στην αποδοτικότητα, στην περικοπή εκπομπών ρύπων και στην οικονομική βιωσιμότητα του δομημένου περιβάλλοντος.
