Første af sin slags 3D-printede hjem blander beton, træ

Ved at hælde lag af beton som rækker af tandpasta fortsatte en 3D-printer i industriel størrelse i denne uge med at tilføje en anden etage til et hus i Houston, der vil være den første trykte struktur i flere etager i USA.

Ud over denne præstation siger designere Leslie Lok og Sasa Zivkovic, assisterende professorer i arkitektur ved College of Architecture, Art and Planning (AAP) og medrektorer for HANNAH Design Office, at det to-etagers enfamiliehus er demonstrerer innovative byggeprocesser, der kan skaleres op til flerfamiliehuse og udviklinger med blandet anvendelse, der hjælper med at afhjælpe boligmangel.

Deres første af sin slags hybriddesign forbinder strukturelle elementer sammensat af 3D-printet beton med konventionel træramme, der er repræsentativ for de fleste boligbyggerier i USA. Kombinationen viser, hvordan hvert materiale kan bruges, hvor det fungerer bedst, med minimalt spild, til at skabe bygninger, der er effektive, modstandsdygtige over for stadig mere intense vejrbegivenheder og potentielt mere overkommelige.

"Vores hybride konstruktionstilgang skaber et byggesystem, der er strukturelt effektivt, let replikerbart og materielt responsivt," sagde Lok. "Projektet fremhæver også det spændende designpotentiale ved massetilpassede arkitektoniske komponenter for at imødekomme boligejernes behov og forenkle bygningssystemintegration."

Tilføjet Zivkovic:"Disse designbestræbelser sigter mod at øge virkningen, anvendeligheden, bæredygtigheden og omkostningseffektiviteten af ​​3D-print til fremtidige bolig- og flerfamiliehuse i USA."

Den 12. september blev medlemmer af medierne inviteret til at observere fremskridtene ved at udskrive huset med tre soveværelser og tre badeværelser, der også vil have en garage til to biler og en 40 fods skorsten - hvilket gør hjemmet til en af ​​de højeste trykte strukturer til dato.

Boligen bygges i samarbejde med PERI 3D Construction, som har færdiggjort seks 3D-printede strukturer i USA og Europa; Houston-baseret ingeniør- og design-build entreprenør CIVE; og andre byggeindustripartnere. Projektteamet fortsætter med at søge industrisamarbejdspartnere og sponsorer.

For Lok, der leder Rural-Urban Building Innovation Lab hos AAP, og Zivkovic, der leder Robotic Construction Lab, er projektet det seneste, der er opstået fra mange års forskning i 3D-prints potentiale til at muliggøre "massetilpasning" uden at øge omkostningerne. De har tidligere eksperimenteret med et hybriddesign, der anvender 3D-printet beton og genbrugt træ til Ashen Cabin-projektet i upstate New York. Loks HoloWall-installation på Arts Quad udforskede tilpasning ved hjælp af uensartede byggematerialer og digitale modelleringsværktøjer. Zivkovics tidligere forskning involverer udviklingen af ​​nye betontrykmetoder og robotfremstillede trækomponenter.

Det 4.000 kvadratmeter store Houston-projekt udvikler sig, som arbejder i større skala, et som vil kræve endnu en amerikansk "først" - en flytning af det store portal, der understøtter printeren, der måler omkring 60 fod lang, 30 fod bred og 30 fod høj, til færdiggøre strukturen.

På tværs af forskellige systemer – fra sprayskumisolering til et varme-, ventilations- og klimaanlæg, der er mere almindeligt for kommercielle bygninger – siger designerne, at hjemmet integrerer design- og byggeprocesser, der er velegnede til flerfamiliehuse, der vil være nødvendige for at udvide boligkapaciteten i hurtigt voksende byer som Houston.

Designerne sagde, at deres tilgang også kunne fremskynde byggeriets tidslinjer og reducere omkostningerne, da betonprintere kan betjenes af så få som tre eller fire personer. Det minimerer også spild, da materiale kan blandes efter behov og kun udskrives til strukturelt vigtige sektioner, og det kan mere effektivt integrere trærammer i et modulært design.

"Udover printteknologi er integrationen af ​​print med bygningsdesign og byggematerialer og strømlining af byggeprocessen vigtige aspekter i realiseringen af ​​et sådant projekt," sagde Zivkovic. "Vi bruger dette projekt til at demonstrere, hvordan 3D-print ikke kun er markedsklar, men også i stand til at bygge veldesignet og højtydende arkitektur."

Til hjemmet i Houston er det trykte materiale lokalt fremskaffet og bruger cement med et reduceret kulstofaftryk, en blanding, der kan omfatte flyveaske, slagger og andre industrielle biprodukter. Designerne samarbejder med kolleger på College of Engineering om forskning i miljøvenlige byggematerialer, herunder potentialet for beton til at lagre metan, en potent drivhusgas. Træramme er i mellemtiden en vedvarende ressource, men er ofte et produkt af skovmonokulturer og kan transporteres over lange afstande.

Lok og Zivkoviv sagde, at Houston-hjemmet optimerer brugen af ​​begge materialer, mens de udnytter deres designpotentiale bedre end mange strukturer, der kun er begrænset til én af dem.

"Der er ikke et design derude," sagde Lok, "der tænker på flerfamiliehuse ved at bruge disse to systemer sammen." + Udforsk yderligere

Den længste 3D-printede betoncykelbro i verden