Największa drukarka 3D na świecie – do czego jest wykorzystywana?

Kiedy mówimy o drukarce, wyobrażamy sobie zazwyczaj niewielkie urządzenie, które mieści się na biurku, lub typowy MFP, stojący w kącie biura. Także większość dostępnych dla typowego użytkownika drukarek 3D posiada obszar roboczy mierzony bardziej w centymetrach niż w metrach. Trudno połączyć drukarki, do których jesteśmy przyzwyczajeni z ogromną maszyną, zajmującą całą halę. Pomimo swoich wymiarów urządzenie pod dumną nazwą Factory Of The Future 1.0 zaprezentowana przez zespół Uniwersytetu w Maine działa jednak na podobnej zasadzie co znane nam drukarki addytywne. Wykorzystując termoplastyczne polimery, Factory of The Future może konstruować całe domy z zawrotną szybkością. To jednak nie jedyne możliwe zastosowanie tej technologii.

Największa drukarka 3D na świecie – do czego jest wykorzystywana?

Naukowcy z Uniwersytetu w Maine są specjalistami od drukowania na ogromną skalę. Factory Of the Future 1.0, największa drukarka 3D na świecie, nie jest pierwszym rekordem pobitym przez Uniwersytet w Maine. Drukarka, do której poprzednio należał tytuł, MasterPrint, została stworzona przez ten sam zespół. Drukarka Factory of the Future jest około cztery razy większa od swojej poprzedniczki, ale nie została stworzona aby ją zastąpić - wręcz przeciwnie, zespół Uniwersytetu Maine planuje używać tych urządzeń w tandemie, aby lepiej zaspokoić potrzeby lokalnej społeczności, zmagającej się z wysokim współczynnikiem bezdomności. Maine jest uważane za najbardziej “wiejski” i zalesiony stan USA, z ponad 50% prawie niezabudowanej powierzchni. Jednocześnie jest “najstarszym” stanem USA, ze średnią wieku 45 lat i ponad 20% populacji powyżej 65 roku życia. W Maine brakuje zarówno budowniczych, jak i materiałów, a zapotrzebowanie szacowane jest na ok. 80,000 domów do 2030 roku, zgodnie z raportami stanowych agencji. Czy Factory of the Future może podołać zadaniu?

Factory of the Future 1.0 - moc, wymiary i możliwości, o których nie śniło się naukowcom

Kiedy zespół Advanced Structures and Composites Center (ang. Centrum Zaawansowanych Struktur i Kompozytów, w skrócie ASCC) z Uniwersytetu Maine w 2019 roku dokonał odsłony drukarki MasterPrint, wówczas największej na świecie drukarki addytywnej, niewielu spodziewało się, że już w 2022 roku zobaczymy pierwszy prototyp eko-domu całkowicie stworzonego w technice drukowania 3D. Trudno też było sobie wyobrazić, że niespełna dwa lata później ASCC pobije swój rekord aż czterokrotnie. Naukowcy nie spoczęli jednak na laurach, zdeterminowani aby zmienić masową produkcję drukowanych w 3D domów z fantazji w rzeczywistość.

Factory of the Future ma powierzchnię roboczą ok. 29 metrów długości x 10 metrów szerokości x 5m wysokości. Może przetworzyć ok 240 kilogramów materiału na godzinę, co pozwala na postawienie parterowego budynku w około 80 godzin. Obecnie znajduje się w Księdze Rekordów Guinessa jako Największa Drukarka Polimerowa na świecie.

Standardem, który ASCC będzie starać się powielić jest BioHome3D, zaprezentowany w 2022 roku przez zespół tego samego uniwersytetu nowoczesny bungalow mający ok 55 metrów kwadratowych. Przy obecnych osiągach Factory of the Future, ekologiczny dom można skonstruować w ok 80 godzin, ale twórcy technologii mierzą wyżej. Habib Dagher, dyrektor generalny ASCC, wyjawił że celem zespołu jest podwojenie wydajności maszyny, tak aby postawić BioHome3D w 48 godzin.

BioHome3D - dom przyszłości?

BioHome3D, wynik współpracy między Uniwersytetem Maine i Narodowym Laboratorium Oak Ridge, nie jest pierwszą na świecie strukturą stworzoną przy użyciu technologii druku 3D - co więc go wyróżnia? Po drugie - materiały do druku. Większość drukarek 3D stosowanych w budownictwie wykorzystuje cement, nakładany warstwami przez dyszę. Factory of the Future korzysta jednak z połączenia biożywicy, włókien drewnianych i odpadów z obróbki drewna. Surowce drzewne pochodzą z lokalnej produkcji w Maine, co pozwala skrócić łańcuch dostaw, przyśpieszyć produkcję, a jednocześnie zmniejszyć wpływ na środowisko i ograniczyć koszty. Co więcej, materiały z których wykonane są BioHome3D można całkowicie poddać recyklingowi i wykorzystać do konstruowania nowych domów lub innych zastosowań, które przybliżymy w dalszej części artykułu.

Kolejnym, co czyni BioHome3D i drukarki MasterPrint i Factory of the Future jest wykorzystanie technologii druku 3D do konstrukcji zarówno ścian, jak i podłogi, sufitu i dachu. W druku 3D cementem tą techniką drukowane są jedynie ściany. Co więcej, cementowe ściany drukowane w 3D muszą być wykonywane na miejscu, co powoduje ograniczenia ze względu na np. nieprzewidywalną temperaturę, zaś BioHome3D są produkowane

Nareszcie, jak możemy zobaczyć na zdjęciach z wnętrza udostępnionych przez Uniwersytet Maine na oficjalnej stronie produktu, BioHome3D ma bardzo estetyczne, nowoczesne, ale zarazem przytulne wnętrza. Na pierwszy rzut oka trudno odróżnić go domu zbudowanego tradycyjnymi metodami. Połączenie ciepłej kolorystyki drewna z ponadczasową bielą tworzy balans między ciepłem i schludną, prostą elegancją. Jest to dom, w którym po prostu chciałoby się zamieszkać.

Kiedy możemy spodziewać się powstania większej ilości domów według rewolucyjnego projektu ASCC? Według informacji CNN, Uniwersytet Maine połączył siły z lokalną organizację pozarządową i planuje rozpoczęcie drukowania domów na większą skalę już w tym roku (2025).

Rewolucja nie tylko w budownictwie

Twórcy i specjaliści w dziedzinie druku 3D przewidują, że Factory Of The Future 1.0 znajdzie zastosowanie nie tylko w konstruowaniu domów od zera. Wśród możliwych zastosowań największej na świecie drukarki 3D jest rekonstrukcja zabytków, ale także budowanie struktur takich jak mosty, elektrownie wodne i wiatrowe, czy łodzie wojskowe. Naukowcy z Uniwersytetu Maine zaprezentowali poprzednio prototyp łodzi o długości ok. 7 metrów wydrukowanej za pomocą MasterPrint; zespół planuje wykorzystać Factory of the Future 1.0 do stworzenia łodzi o długości ok. 14 metrów. ASCC planuje także skonstruować więcej drukarek FotF by zoptymalizować produkcję i zaspokoić potrzeby lokalnej społeczności.

Stopka:

https://umaine.edu/news/blog/2024/04/23/umaines-new-3d-printer-smashes-former-guinness-world-record-to-advance-the-next-generation-of-advanced-manufacturing/
https://composites.umaine.edu/advanced-manufacturing/biohome3d/
https://edition.cnn.com/style/worlds-largest-3d-printer-homes-maine-hnk-spc-intl/index.html