Technologia druku 3D budynków powstała w 1941 roku...

Druk 3D budynków to obecnie jeden z najdynamiczniej rosnących obszarów technologii przyrostowych – kolejne firmy na świecie pozyskują wielomilionowe rundy finansowania na rozwój swoich technik wytwórczych, chwaląc się równocześnie unikalnymi realizacjami. Można powiedzieć, że druk 3D w budownictwie, to kolejny wielki krok w rozwoju metod przyrostowych, który popchnie całą branżę w zupełnie nowym kierunku. Tymczasem okazuje się, że drukowanie 3D budynków nie tylko nie jest niczym nowym, to na dodatek jego początki sięgają czasów II Wojny Światowej! Pierwsza metoda przyrostowa z betonu została opatentowana w pierwszej połowie lat 40-tych ubiegłego wieku, co do pewnego stopnia stawia pod znakiem zapytania nawet dokonania oficjalnego „ojca druku 3D” – Charlesa Hulla, który opatentował stereolitografię „dopiero” 40 lat później!

Napisać że ta sprawa to „nic nowego” jest dużym niedopowiedzeniem. W roku 1941 amerykański wynalazca William E. Urschel opracował i zgłosił do opatentowania maszynę służącą do „budowania ścian”. Patent został przyznany w styczniu 1944 r. i wygasł w styczniu 1961 r. – tym samym ta metoda wytwórcza jest ogólnodostępna w domenie publicznej. Nieco ponad pół roku temu na kanale Jaretta Grossa – YouTubera specjalizującego się w dokumentowaniu osiągnięć w dziedzinie druku 3D budynków pojawiło się video prezentujące ten projekt, wraz z szeregiem archiwalnych filmów Urschela prezentujących użycie jego maszyny w praktyce. Temat ten jest aktualnie „hitem” LinkedIn, za sprawą Omara Geneidy, który opublikował tam to samo video wywołując długą dyskusję na ten temat.

Urschel stworzył firmę funkcjonującą pod jego nazwiskiem, która obecnie jest dużym przedsiębiorstwem produkującym specjalistyczne maszyny do cięcia lub mielenia żywności i nie mająca styczności ani z drukiem 3D, ani z budownictwem. W pierwszej połowie XX wieku, w latach 10-tych, 20-tych, 30-tych i 40-tych zgłosił do opatentowania całą masę wynalazków związanych z przetwarzaniem żywności – rozwiązania technologiczne do obierania, cięcia, kostkowania, szatkowania owoców i warzyw. Równocześnie – niejako przy okazji, pracował nad innymi maszynami – w tym maszynie do budowania ścian warstwa po warstwie, co dziś jest określane mianem druku 3D.

Źródło: https://patents.google.com/patent/US2339892A/en

Idea stojąca za tym wynalazkiem jest relatywnie prosta – choć ograniczona co do kształtu budowanej konstrukcji. Na środku budynku jest instalowane ramię, które porusza się cyklicznie po okręgu. Na końcu ramienia znajduje się urządzenie do nakładania betonu, wyposażone w mechanizm do wyrównywania bocznych ścian oraz insertowania zbrojenia z metalowego drutu.

Cement musi być podawany ręcznie – operatorzy maszyny dosypują go do zasobnika wraz z postępem prac.

Z uwagi na specyfikę konstrukcji maszyny, ściany są budowane po okręgu, tworząc coś na kształt iglo.

To co wyróżnia tą metodę na tle dzisiejszych, to niemalże doskonała jakość budowanych ścian, których krawędzie są wyrównywane już na poziomie nakładania kolejnych warstw betonu. Co więcej, nakładanie ich pod niewielkim kątem nie powoduje zawalenia się tworzonej konstrukcji i pozwala na tworzenie dość mocno nachylonych łuków.

Otwory w ścianach – na okna lub drzwi, są albo wycinane z niezaschniętego jeszcze betonu, albo nakładane na szalunkach.

Co ważne – sterowanie maszyną odbywa się ręcznie – nie ma tu żadnego kodu ani sterowania komputerowego. W czasie gdy powstawała pierwsze komputery były dopiero w fazie opracowywania…

Całość procesu można obejrzeć na poniższym video Jaretta Grossa. Ze swojej strony dodam, że przeglądając patenty Urschela, natrafiłem na ten: US2314468A – „Maszyna do formowania i nakładania krzepliwych tworzyw sztucznych”. Jest to wynalazek rozszerzający koncept maszyny do budowania ścian, gdzie beton jest zastąpiony tworzywem sztucznym. Można zatem powiedzieć, że stanowi wczesny koncept tego, co dziś nazywamy technologią FDM opracowaną w latach 1989-1990 przez małżeństwo Scotta i Lisę Crump, które założyło Stratasys – dziś jedną z dwóch największych firm w branży technologii przyrostowych na świecie.