Rakennusten 3D-tulostaminen on oma 3D-tulostamisen muoto. Englanniksi siihen viitataan 3D Construction Printing, jonka lyhenne on 3DCP.

Rakennusten 3D-tulostamisessa käytetään samoja tekniikoita kuin kuluttajille tarjotuissa 3D-tulostimissa. Toki rakennuksia tulostavien tulostimen mittakaava on hieman suurempaa luokkaa kuin kotikäyttöisten työpöydälle asetettavien tulostimien.

Siinä 3D-tulostin pursottaa (extrude) tulostettavaa materiaalia suuttimen läpi joka asemoidaan 3D-tulostimen avulla tulostuskohteen kohdalle. Käytännössä tulostin on jonkin rakennuksen osan tai rakennuksen ympärille asetettu kehikko, jonka sisään tulostin tulostaa rakennusten elementtejä.

Materiaalina tulostamisessa käytetään samoja materiaaleja mitä normaalistikin rakentamisessa. Näin tulostin voi pursottaa vaikkapa sementtiä tai erilaisia muovista tehtyjä vaahtoja – riippuen mitä teknologiaa tulostuksessa käytetään.

Yksi rakennusten tulostamisen tekniikka kulkee nimellä D-Shape, jonka mukaan myös tekniikkaa käyttävä tulostin on nimetty. Se voi käyttää rakennusaineena hiekkaa tai muuta sekoitetta, joka sekoitetaan magnesium kloridia sisältävään nesteeseen. Nesteen tarkoituksena on sitoa tulostimen pursottama materiaali seokseksi, joka tuottaa kivimäistä materiaalia tulostettaessa. D-Shape -tekniikan avulla voidaan tulostaa minkä tahansa kokoisia ja muotoisia tulosteita.

Rakennusten 3d-tulostamisen etuna on kustannustehokkuus. Lisäksi 3D-tulostaminen antaa mahdollisuuden kaarevien sekä orgaanisten muotojen rakentamiseen, jotka tavallisesti vaativat merkittävästi taitoa rakentajilta.

Tanskalainen 3D-tulostettu talo

Yksi ensimmäisistä 3D-tulostetuissa taloista Euroopassa on tulostettu Tanskaan 3D Printhuset -nimisen yrityksen toimesta. Siinä käytettiin tulostinta, jonka tulostusnopeus oli melko hidas, ainoastaan kuusi metriä minuutissa. Näin pienenkin sementtitalon rakentamiseen – tai tässä tapauksessa tulostamiseen – meni noin 50 tuntia.

Tulostin kuitenkin antoi mahdollisuuden arkkitehdeille luoda kolmiulotteisia kaarevia ja orgaanisia muotoja sisältäviä malleja, joiden rakentaminen ilman ylimääräisiä kustannuksia olisi aiemmin ollut mahdotonta. 3D-tulostimen avulla kolmiulotteiset mallit oli mahdollista tuoda käsin kosketeltavissa rakennuksen muodossa.

Tanskalainen 3D Printhuset on kehittänyt toisen sukupolven 3D-tulostimen, jonka nopeus on 18 metriä sekunnissa. Uuden tulostinteknologian avulla tulostusnopeus kolminkertaistuu aiempaan verrattuna.

Yhdysvalloissa 3D-tulostettu talo

Texasin Austinissa Icon niminen rakennusprojekti on testannut betonirakennusten 3D-tulostamista. Heidän arvionsa talon rakentamiseen menee normaalisti 3-6 kuukautta, mutta 3D-tulostinta käyttäen talo on mahdollista rakentaa alle kahdessa päivässä – huomattavasti pienemmillä kustannuksilla tavalliseen rakentamiseen verrattuna.

Iconin jäsenet ovatkin innostuneita 3D-tulostinten tarjoamasta kustannustehokkuudesta, jossa talon tulostaminen on nopeaa eikä se tarvitse samalla tavalla työvoimaa kuin normaalin talon rakentaminen. Heidän tavoitteenaan on viedä tulostusteknologia kehitysmaihin, missä he voisivat auttaa 3D-tulostuksen avulla ihmisiä rakentamaan itselleen koteja nopeasti ja kustannustehokkaasti. Heidän ensimmäinen kohteensa on Salvador.

Projektiin on ottanut osaa myös Texasin yliopisto, joka tutkii ovatko betonista 3D-tulostetut kodit kestäviä pitkällä aikavälillä. Toistaiseksi tutkimustietoa 3D-tulostettujen rakennusten kestävyydestä ei ole olemassa. Icon aikookin käyttää tulostamaansa rakennusta toimistonaan sekä Texasin yliopiston tutkimuskohteena.

Alankomaissa 3D-tulostettu silta

Alankomaissa on tulostettu maailman ensimmäinen pyöräilijöille tarkoitettu kanaalin ylittävä betonisilta. Vaikka silta on melko pienikokoinen on se insinööritaidon näyte. Sillan tulostajien mukaan 3D-tulostaminen kuluttaa merkittävästi vähemmän betonia, sillä tulostimen avulla betonia. Siltaa on testattu kahden tonnin painolla, jonka se on kestänyt ilman ongelmia.

Silta on Eindhovenin Teknillisen Yliopiston (Eindhoven University of Technology) projekti, jonka teknisenä tavoitteena oli tarkastella voiko 3D-tulostamista käyttää siltojen rakentamiseen. Projektin yhteiskunnallisena perusteluna puolestaan tarjota panos yhteiskunnan liikkuvuuteen ja kestävään kehitykseen.

Sillat ovat ilmeisesti Alankomaiden tiheän kanavaverkoston johdosta hyvinkin tärkeä osa ihmisten liikkuvuuden kannalta. Amsterdamissa puolestaan on ollut toinen siltaprojekti, jossa 3D-tulostimien materiaalina on käytetty metallia jota 3D-tulostimet ovat hitsanneet yhteen. Sillan rakentaminen on alkanut kanavan toiselta puolelta ja 3D tulostin on siirtynyt sitä mukaa eteen päin kun silta on valmistunut.

Lopuksi

Rakennusten 3D-tulostamisen avulla haetaan kustannustehokkuutta. Yhtäältä tulostimet ovat melko nopeita ja toisaalta ne eivät tuhlaa materiaaleja. Lisäksi 3D-tulostamisen avulla rakennuksiin on mahdollista tehdä kaarevia sekä orgaanisia muotoja, jotka muuten saattaisivat vaatia ylimääräisiä ponnistuksia rakentamisessa. Rakennusten 3D-tulostaminen pitää sisällään myös yhteiskunnallisia näkökulmia. Yhtäältä rakennusten 3D-tulostamisen avulla halutaan auttaa heikompiosaisia saamaan asunto ja toisaalta tulostamisen avulla – Alankomaiden tapauksessa – pyritään auttamaan ihmisten liikkuvuutta.