Her er de tre største fejl, vi begik, da vi printede en hel bygning
more_vert
close
close

Få de daglige nyheder fra Version2 og Ingeniøren. Læs mere om nyhedsbrevene her.

close
Ved at tilmelde dig accepterer du vores Brugerbetingelser, og at Mediehuset Ingeniøren og IDA-gruppen lejlighedsvis kan kontakte dig om arrangementer, analyser, nyheder, tilbud mm via telefon, SMS og email. I nyhedsbreve og mails fra Mediehuset Ingeniøren kan findes markedsføring fra samarbejdspartnere.

Her er de tre største fejl, vi begik, da vi printede en hel bygning

Illustration: 3D Printhuset / Youtube

3D-printning af hele bygninger ofte blevet betegnet som fremtidens byggemetode. Men der er stadig en hel del praktiske og meget præsente problemer med teknologien, fortæller holdet fra virksomheden 3D Printhuset, der over de seneste par måneder har printet fundamentet og væggene i et mindre kontorhus i Nordhavn i København.

Torsdag præsenterer direktør Henrik Lund-Nielsen erfaringerne på en konference om 3D-printet byggeri hos Ingeniørforeningen, IDA, i København. Men han har inviteret Ingeniøren ud for at se den færdigprintede bygning nogle dage før, for at vise, hvor det er gået godt. Og ikke mindst, hvor det er gået galt.

»Det er et demonstrationsprojekt. Og vi ønsker netop at skabe debat og interesse og få andre virksomheder og industrier til at byde ind med, hvordan de kan fremme denne metode. Derfor vil vi også gerne fortælle om vores fejl,« fortæller han, da vi aftaler besøget.

Byggepladsen ligger som nævnt i Nordhavn. Et stort telt omslutter bygningen og printeren, for hverken betonen eller elektronikken i printeren og de tilhørende computere har godt af de regnmængder, som det danske efterår har sjasket ned over landet.

Lagdelingen i væggene er tydelig at se. Og flere steder hænger der guirlander af beton, der vidner om, at det har været meget svært at styre betonens konsistens undervejs i printprocessen. Den vigtigste årsag til problemet er, at holdet bag valgte at bruge nedknust tegl som tilslag, og da teglen suger fugt fra omgivelserne er det meget svært at dosere mængden af tilsat vand korrekt. Derfor har der under hele printprocessen siddet en person og holdt øje med billederne fra de kameraer, der er monteret på printhovedet, så han kunne give den, der var ansvarlig for at blande betonen, besked om at justere vandmængden i blandingen. Illustration: Ulrik Andersen

Da vi kommer ind, står de rå - og kurvede - betonvægge flot frem. Planen er at pudse nogle af dem op, så overfladen bliver glat og pæn, mens andre dele af væggene får lov til at stå, som de er, så man kan se lagene og ‘guirlanderne’ af beton, der er flydt ned, når blandingen har været en smule for våd.

Endnu mangler tag, vinduer og døre, for byggeriet kom til at tage længere tid, end holdet havde forventet og håbet. Forsinkelsen irriterer Henrik Lund-Nielsen lidt. Men den passer meget godt med de erfaringer, man har gjort sig i de omkring 30 andre virksomheder og forskningsprojekter, som han over de sidste par år har besøgt.

»Jeg tror ikke, at der til dato har været opført et eneste projekt, som er økonomisk konkurrencedygtigt. Når man gør det første gang, er der en masse ting, der går galt, så selv om mange snakker om, at man kan spare enormt meget mandskab og tid, så tror jeg ikke, at der er nogen, der reelt har gjort det. Det gælder også vores eget projekt.«

Uegnet program fik printer til at lave små hop på stedet

Et af de første større problemer, som 3D Printhuset stødte på, var et it-problem, fortæller Michael Holm, der er udviklingschef. For at kunne programmere printeren bruger man et såkaldt slicer-program, der deler arkitektens 3D-model op i printbare lag. 3D Printhusets hold brugte i første omgang et program, der er lavet til små 3D-printere, der bruger plastic som materiale. Men den viste sig at have nogle små excentriciteter.

»Da vi lagde dataene ind i 3D-printeren, begyndte den at lave alle mulige mærkelige stop og flyt med printerhovedet. Og når den kom ud i hjørnerne, roterede printerhovedet 720 grader. Det gør sikkert ikke noget, når man printer plastic ud af et lille hul, men det dur ikke, når vores printerhoved lægger betonen ud i et bredt lag.«

Løsningen blev, at holdet udviklede deres eget slicer-program.

Grus i maskinen gav betonudblæsning

Derefter skulle holdet i gang med at printe.

Betonen er en blanding af cement, vand, glasfibre, forskellige tilsætningsstoffer, nedknust tegl og grus. Men grus er ikke bare grus. Det opdagede printerholdet, da slangen mellem betonpumpen og printerhovedet pludselig sprængtes, og beton sprøjtede ud over teltets loft, ned i printerens lejer og ned på gulvet.

Tilslagsmaterialerne viste sig desværre at have mere varierende kornstørrelse end specificeret. Det kostede en ny slange, en ny betonpumpe, en grundig rengøring af printeren og flere ugers forsinkelse. Illustration: Ulrik Andersen

»Vi havde bestilt materialer, hvor kornstørrelsen ikke måtte være større end 4 mm. Det regnede vi så med, at vi havde modtaget. Men det viste sig, at der var større sten i. Og det fik slangen til at sprænge,« fortæller Henrik Lund-Nielsen.

Derefter måtte holdet sigte de resterende rummeter. For at få bare lidt fart i processen, måtte de købe et automatisk sigteanlæg, der var lille nok til at komme ind i teltet. På den måde fik de sorteret omkring én m3 for store sten fra.

Derefter genoptog de støbningen, men så viste det sig, at stenene også havde ødelagt pumpen. Støbningen måtte stoppes igen, indtil der var skaffet nye reservedele. Desuden skulle printhovedet repareres, for det var også blevet ødelagt af stenene.

»Vi er blevet omkring fem uger forsinkede. 60-70 procent af forsinkelsen er forårsaget af materialer. Så skal du optimere processen, er det ikke nok, at du har tekniknørder som os med. Du skal også have materialenørder og logistiknørder involveret for at sikre, at der er styr på den side af processen.«

20 minutters spildtid mellem hvert lag

Efter de indledende problemer fik holdet bedre styr på printningen. Med hjælp fra betonspecialister fra Force havde holdet fået optimeret en betonrecept, så den passede præcist til dette konkrete byggeri.

Når man printer, er betonrecepten nemlig sammensat, så betonen lige akkurat hærder nok, før det næste lag bliver lagt på. Betonen skal på det tidspunkt være hærdet nok til, at det næste lag ikke får det underliggende lag til at bule ud. Samtidig må laget dog ikke være hærdet så meget, at det ikke kan binde sammen med det næste lag.

»Det havde vi selvfølgelig tænkt over. Vi vidste, at det ville tage printhovedet 24 minutter at komme hele vejen rundt, så det havde vi optimeret betonrecepten efter. Men vi havde også valgt at lave taget skråt, så på den øverste del af væggene er der kun betonlag i den ene side af bygningen. Det betød, at det kun tog 2-4 minutter at printe de sidste lag. Så den sidste dag kunne vi printe i fire minutter, og så måtte vi bare sidde og vente 20 minutter, før vi gik i gang med det næste lag,« fortæller Jakob Jørgensen, der er teknisk chef i 3D Printhuset.

Vægge med bølgeformer og varierende højde er nemmere at lave med en 3D-printer end med traditionelle støbeforme. Men helt let er det stadig ikke. Eksempelvis betyder buerne, at hulrummet mellem for- og bagmur varierer i tykkelse. Derfor skal længden af alle murbinderne tilpasses manuelt. Og fordi betonrecpeten er optimeret til, at det tager 24 minutter at printe et lag, er der meget lang ventetid til sidst i printprocessen, hvor der på grund af de skrånende vægge printes stadigt kortere lag. Illustration: Ulrik Andersen

Løsningen ligger lige for, men er ikke så let at implementere, siger Henrik Lund-Nielsen.

»Den optimale løsning ville være at lave en dynamisk recept, hvor hærdetiden kunne justeres undervejs. Men det er svært at styre.«

Når bygningen har fået gulv, vinduer, tag og døre, skal den sælges. Det samme skal printeren, som 3D Printhuset oprindeligt købte i Rusland, men siden ombyggede i sådan en grad, at det stort set kun er søjle- og bjælkesystemet, der er originalt. Men både Michael Holm og Jakob Jørgensen håber, at de kan finde penge til at bygge endnu en printer og endnu en bygning.

»Det føles lidt mærkeligt at stå med al den viden og alle de ideer til, hvordan vi kan gøre det endnu bedre, og så ikke skulle omsætte det i et nyt projekt. Så nu må vi se, om nogle af alle de virksomheder, der har været ude at se byggeriet og vist interesse, vil gå videre. Vi har i hvert fald nogle interessante ideer,« siger Jakob Jørgensen.

Se timelapse af byggeriet

Som en måske interessant tillægsoplysning kan jeg nævne, at da E. Pihl & Søn i 1960'erne opførte en silo til Kongens Bryghus (Vesterbro ?), så blev der benyttet en glideforskalling.

Dvs. beton blev pumpet i den dobbelt-væggede forskalling, som blev hævet kontinuert. Når forskallingen slap i bunden, så kunne den endnu våde beton bære de overliggende lag.
Jeg har ingen viden om hvordan armeringen blev udført.

Der sikkert efterfølgende lavet andre, tilsvarende, projekter i Danmark. Dengang var det helt nyt.

  • 3
  • 0

Jeg ser for mig en "beton hydra" der har mange beton dysehoveder, så vi taler om at huset bliver lavet på et par timer højest i stedet for 24.

Helst skal vi ned på noget der ligner minutter!

Der må også gerne være en blanding af beton med isolerende egenskaber og styrkende.

  • 0
  • 0

Har I/3D Printhuset prøvet med en Skako-mixer? De er i stand til at fremstille beton med ret konstant konsistens. Jeg er sikker på at de dygtige ingeniører hos Skako osse kan lave en styring for dynamiske recepter, hvor retarder/accelerator-mængden kan justeres undervejs.

  • 0
  • 0

Væggene skal selvfølgelig være dobbelt vægge og afstanden mellem den være konstant, dette hulrum fyldes med skum når højden er er nået eller ad en eller flere gange hvis meget højt. Væggene ydre og inder er forbundet med støbte nylon firkanter der lægges af maskinen der også Sprøjter betonen ud. Disse nylon firkanter med huller i kan sættes liggende eller stående afhængig af den måde man ønsker styrken i væggen, væggens tykkelse ydere og indre ca 5 til 10 cm vægge i afhængig af nødvendig styrke, ydervægge i zig zag mønster kan være tyndere . maskinen bør også kunne lægge en form for tynd armeringsjern fra en rulle. Alt i samme arbejdsgang.

  • 0
  • 0

Vi har prøvet med en m-tec duo mix - men vi havde forskellige problemer.

Vi ville bruge et genbrugsmateriale til fyld, og valgte knuste tegl fordi de var tilgængelige og virkede godt på alle måder. Men desværre blev det opbevaret udendørs, så det var meget vådt.
Derfor kunne vi ikke pre-mixe alle de "tørre" dele - sand, grus, tegl, cement og plastifiserings middel, for teglne var så våde at cementen aktiverede. Desuden blev hele mixet så fugtigt at det ikke faldt ned i blanderen, men bare lå som en klump i tragten i mixeren.

Så vi valgte at få blandet sand, grus og tegl på et betonværk og så hånd-mixe når vi printede. Det var sådan set fint, bortset at enten blanderen på cementværket eller den cement lastbil som leverede materialet (inde på gulvet inde i teltet) havde en rest (1m3, ca) 10-20mm grus i sig, som blev blandet ind i materialet.

Så vi endte med at måtte si alt materialet og blande cement, plasticifisering og tilslag manuelt efter at vi havde siet alt tilslaget.

Vi kunne have fået tørret teglne i forvejen, men så skulle det køres til jylland, tørres og køres tilbage. Vi valgte denne løsning fra, dels af hensyn til tiden og dels fordi miljøpålastningen af den operation ville invalidere hele formålet med at bruge tegl.

En anden gang ville vi nok have fundet en anden løsning, men det er jo det der er hele formålet - at lære.

  • 3
  • 0

Ja, det er stadig tidligt. Vi er gået igang med at tegne en printer med fire hoveder som arbejder sammen, så vi kan printe meget større uden at "omgangstiden" mellem lagene bliver for lange. Men der skal så også laves særlig firmware til printeren som kan fordele arbejdet på de fire hoveder uden at de ramler sammen.

  • 0
  • 0

Der er ingen tvivl om at der er mange muligheder for at arbejde videre med metoden - også mange som vi ikke har tænkt på.
Tak for input.

  • 0
  • 0

Hvorfor ikke blande 2-komponent pu-skum i et printerhoved, og dosere det ned i hulrummet mellem inder og ydervæg samtidigt med at lagene bygges op?

  • 0
  • 0

Beskrivelsen af problemerne med at styre betonen tyder, for mig som gammel betonmand , på at i ikke har konsulteret nogen med erfaring i betonblanding.

  • 0
  • 0

Fordi vi isolerer med papuld som er genbrugt pap fra gamle gipsplader.

Det virker som om at et af problemerne er at i har været for ambitiøse med både at eksperimentere med helt ny 3D print teknologi og samtidig bruge for mange eksperimenterende bæredygtige løsninger.

Jeg tænker ikke så meget på det med papuld, men mere på betonblandingen med genbrugsmateriale. Det havde måske været klogt først at optimere processen med friske materialer.

  • 0
  • 0

Joh, det er måske rigtigt, men det virkede jo fint - huset blev printet og vi lærte mere end vi ellers ville. Der er virkelig mange ting some vi gjorde så simpelt som muligt og som vi skal udfordre mere næste gang og metoder som kan optimeres - men vi syntes nu selv at det var en stor succes :)

  • 1
  • 0