3D-printing på byggeplassen

av Kristin Bredesen

Brukt på riktig måte kan 3D-printing gjøre byggenæringen mer miljøvennlig og mer lønnsom, i tillegg kan man få bedre kvalitet på byggene, men utviklingen går tregt, nå lokker SINTEF og andre FoU-aktører de største aktørene på banen.

Additiv tilvirkning, også kjent som 3D-printing, er en betegnelse på produksjonsmåter der man tilsetter materiale i flytende- eller pulverform til en printer som former materialet etter en digital 3D-modell. Den additive teknologien har allerede skapt revolusjoner innen mote-, mat- og medisinsk industri, og nå undersøker SINTEF hvordan den også kan revolusjonere måten vi bygger på. Teknologier for additiv tilvirkning gjør det mulig å bygge konstruksjoner i utilgjengelige omgivelser, og man kan konstruere arkitektonisk spesielle bygninger med uregelmessige former og komplekse forbindelser. Men teknologien har først og fremst et fantastisk potensial til å skape bedre boliger for folk flest. Additiv tilvirkning gjør det nemlig mulig å skreddersy bygninger til lokalt klima og brukernes ønsker og behov, uten ekstra kostnader. Banebrytende teknologier som 3D-printing og robotisering vil imidlertid kreve ny kompetanse hos myndigheter og byggherrer, i prosjekteringsteamet, i fabrikkhallen og på byggeplassen.

Idékonkurranse gir resultater
I samarbeid med OBOS og SINTEF inviterte Construction City til en idékonkurranse, for å rette søkelyset på hvordan 3D-printing kan brukes til å effektivisere byggeprosesser, redusere bransjens klimaavtrykk og øke bokvaliteten. Mange tok utfordringen, og utviklet modeller som kan utgjøre en forskjell. De tre beste bidragene mottok pengepremier og rådgivningstimer – samt muligheten til å stille ut løsningen på Oslo Innovation Week! 30. september ble vinneren annonsert (se under).

Vil vekke nysgjerrigheten
Målet er å gjøre flere i byggenæringen nysgjerrige for å øke samarbeidet på tvers av fagområdene: 3D-print fører arkitekter, ingeniører og materialforskere sammen, det har resultert i flere innovative løsninger. For eksempel har forskere ved universitetet i Nantes 3D-printet et bolighus helt uten rette vinkler. Det er en ny metode for å unngå kuldebroer og redusere energitapet. Et arkitektkontor i Amsterdam 3D-printet en hytte av et biobasert plastmateriale, som aldri før er brukt i bygg, og som er langt mer bærekraftig enn tradisjonelle byggematerialer som betong, stål og tre. Enkelt å spesialtilpasse løsninger Men, til tross for alle mulighetene 3D-printing gir, går utviklingen sakte.

Fungerende forskningsleder i SINTEF, Nathalie Labonnote, som har sittet i juryen i konkurransen, tror mange kvier seg for å satse på 3D-print fordi investeringskostnadene er store i begynnelsen.Mange sitter nok på gjerdet og venter på at noen andre skal ta det første steget, sier hun.

Må digitalisere hele byggeprosessen
Byggenæringen mangler også en god forretningsmodell for å digitalisere hele verdikjeden. Ingeniører og arkitekter jobber allerede i stor grad digitalt, med 3D-print kan selve byggingen også bli digital, først da får man med seg hele gevinsten av digitaliseringen, slår hun fast. Nå er håpet at de største aktørene kommer på banen, de som både planlegger, detaljprosjekterer og bygger.

Jeg håper de melder seg på og at de tenker stort. Jeg tror også at mindre startups utenfor byggebransjen har mye å bidra med.
De ser muligheter som bransjen ikke ser selv, derfor er det verdifullt å motta innspill fra dem, sier hun.


3D-print: Nå skal vinnerkonseptene videreutvikles

SafeRock, Snøhetta og finske Hyperion Robotics stakk av med seieren i 3D-printkonkurransen. Nå skal trioen gi byggenæringen betydelige klimagevinster.

Både vinnerkonseptet kalt Radix, og Triform som tok andreplassen, mottar økonomisk støtte fra OBOS og konsulentbistand fra SINTEF. Premien skal brukes til å videreutvikle og realisere konseptene. Kanskje kan det komme noe som er klart for markedet allerede neste år. Vinnerbidraget Radix består av en unik type pelehoder som vil kunne stå for store besparelser når det gjelder klimautslipp. Ifølge juryen er dette et stort, ikke utnyttet potensial i byggebransjen, hvor nettopp 3D-printing har sin styrke.

VINNERNE: Espen Lea fra SafeRock og Fernando de los Rios fra Hyperion Robotics mottok pris fra SINTEF og OBOS for sine pelehoder produsert ved hjelp av 3D-print. Foto: SINTEF Community

Om Radix (SafeRock, Snøhetta og Hyperion Robotics) sier juryen:

Vinnerkonseptet bruker topologioptimalisering, en metode for å redusere unødvendig masse og dermed både vekt og ikke minst materiale. Metoden er godt kjent for optimalisering av mindre produkter som for eksempel braketter og sykler. Juryen ser at det her er et stort, ikke utnyttet potensiale innenfor byggebransjen, hvor nettopp 3D-printing har sin styrke. I forslaget er besparelsen anslått til hele 70 prosent, noe som vil kunne redusere fotavtrykket signifikant. I tillegg benyttes et materiale som også kan minske fotavtrykket ytterligere innenfor en bransje hvor dette i høyeste grad er en stor utfordring. Siden løsningen skal stå stort sett under jorden vil det heller ikke være behov for dyr etterbehandling av estetiske hensyn. Bidragsyteren har etablert et interessant konsortium med kompetanse innen feltet. Vi gleder oss til fortsettelsen.

Gottlieb Paludan Architects tok andreplassen
Triform som tok andreplassen, beskrives som et kjent konsept med printing av forskalinger, men som nå er tatt et langt steg videre. Det er Gottlieb Paludan Architects Norge AS som står bak bidraget. Juryen er imponert, og skriver i sin begrunnelse at konseptet tar printing av forskalinger et langt steg videre. De doble forskalingene med mulighet for både isolasjonsmateriale og eventuelt betong separat, er særlig tilpasset til norske forhold, med interessante muligheter for skalering. Løsningen viser også et potensial for økt styrke grunnet utformingen av selve materialet, PUR, gjennom dysen.

Imponerende modeller
Det var en rekke interessante og gode bidrag til konkurransen, og juryen har ikke hatt en enkel jobb. Et utvalgt av 3D-modellene ble stilt ut på OBOS Living Lab under Oslo innovation week.

Hanzo av Dyvik Design
Hanzo er en resirkulerende 3D-printer og maskineringssenter som kan lage 90 prosent av sine egne deler. Maskinen kommer til å produsere Hanzo-block, et parametrisk fasadeelement for effektiv isolering av eksisterende bygningsmasse og nybygg. Hanzo kommer til å korte ned byggeperioden ved smart bruk av 3D-scanning, digital prosjektering og klusterproduksjon av elementene. Sammen vil de gjøre det raskere og mer kostnadseffektivt å forlenge levetiden og energieffektiviteten til eksisterende bygningsmasser.

SLIDEDRAIN Model K av SLIDEDRAIN
SLIDEDRAIN Model K er et gulvsluk i resirkulert plast, som tilrettelegger for en enkel, rask og sikker installasjon. Dagens gulvsluk krever mye individuell tilpasning, noe som både er tidkrevende og åpner opp for menneskelige feil. SLIDEDRAIN har, sammen med erfarne håndverkere, entreprenører og salgspersonell hos grossister, utviklet og testet utallige prototyper for å avdekke hvilken løsning som best tilrettelegger for en optimal installasjon. En slik eksperimentell og agil utviklingsprosess er muliggjort ved at man har benyttet 3D-printing som verktøy for å lage funksjonelle prototyper. Som resultat er det nå utviklet et gulvsluk som vesentlig forenkler hele installasjonsprosessen.

«The snake and mouse» av Universitetet i Oslo
«The snake and mouse» er et utgravningssystem konseptualisert for å miniatyrisere prinsippene for tunnelgruvedrift, med den hensikt å eliminere veiarbeid ved installasjon av underjordiske kanaler for kabler og vannlevering. Løsningen vil bruke 3D-printteknologi for tetting av tunneler og implementering av kabelhåndtering. Portabel 3D printer av OsloMet. Eksisterende 3D-printere er stasjonære og krever en ordentlig rigg og oppsett (søyler, byggestrøm og maskineri). Idéen her er å lage en portabel 3D-printer, som er portable, klimagassfrie og som kan beveges i høyden. Portabel 3D-printer kan plasseres i allerede eksisterende bygg, i anlegg og tuneller. Dette er en leddet robot som plasseres på en sakselift eller et fremkomstmiddel for å printe basert på BIM/GIS – data. Portabel 3D-printer forbedrer dagens byggeprosesser knyttet til for eksempel betongarbeid, ved at den utfører arbeidet raskere, minsker svinn og kapp, og dokumenterer utført arbeid i modell. 3D-printeren trenger ingen store arealer for å sette i gang arbeidet og vil kunne printe hele døgnet, noe som i seg selv vil gi et konkurransefortrinn.

HB3 (Home Builder 3000) av Olsen Innovation
HB3 drar samlebåndets fordeler inn på byggeplassen. En forhåndsprogrammert kode gir perfekte estimater på når tilførsel av nytt byggemateriale er nødvendig. HB3 er ikke begrenset til kun ett printmateriale, men kan håndtere stål, forskalingsmateriale, sement og isolasjon. Det er knyttet et stort potensial til å eksempelvis støpe bærende konstruksjoner enkelt på stedet. Ved bruk av HB3 til forskaling og produksjon av bærende konstruksjoner er det mulig å oppnå betydelige materialbesparelser og øke arealutnyttelsen. Dette fordi 3D-printing drar nytte en fordel få andre produksjonsmetoder har; nemlig bruken av hule, innvendige strukturer. Denne naturlige optimaliseringen finner man igjen i menneskebein. Her er materiale i det ytre tverrsnittet ivaretatt, men den innvendige strukturen er luftig og porøs og har lav densitet. En slik konstruksjon har et overlegent styrke-til-vekt forhold og er dominerende i flyindustrien. Mindre vekt og forbruk sparer miljøet og reduserer utslipp. Luft er et undervurdert element i styrkebærende konstruksjon.

Et arkitektkontor i Amsterdam har 3D-printet en hytte av et biobasert plastmateriale, som aldri før er brukt i bygg

Artikler i samme kategori

Sinusmagasinet er et magasin for elektrobransjen som utgis av Sonepar