REKLAMA
Hledat
Mapa cennemovitostí v ČR
estav.tvnový videoportál
Všechna témata

Přírodní tvary z betonu vytiskla 3D tiskárna. Tramvajová zastávka ukazuje budoucnost stavebnictví

Česká inovátorská firma So Concrete s úspěchem rozvíjí oblast robotických stavebních technologií. Navrhla a zrealizovala projekt unikátní tramvajové zastávky. Konstrukce využívá přírodní principy rozkládání vnitřních sil v konstrukci a výsledný design je jedinečný a maximálně efektivní.
Foto: Tomáš Hejzlar
„Tramvaj – plechovka se špatně naloženými lidmi.
Gabriel Laub

Robotický 3D tisk z betonu a první zastávka takto vytvořená u nás

3D tisk už není žádným velikým překvapením a domnívám se, že se tento způsob tvorby stává dostupným stejně, jako třeba tiskárna k PC. Pro průmyslové účely nebo třeba do běžné domácnosti to už není nedostupná věc, pochopitelně, pokud máme pro ni rozumné využití nebo pokud nás 3D tisk jakkoliv živí. Pomáhá ve všech myslitelných oborech, od zdravotnictví až po odlehčené prvky ve stavebnictví, v leteckém a automobilovém průmyslu. Asi by bylo obtížné hledat, kde 3D tisk využití nemá. A je lhostejné, zda tiskneme model či předlohu něčeho, kde si ověříme potřebné možnosti a parametry nebo vytváříme rovnou daný komponent a výrobek. Jaký byl div, když světoznámé tiskárny české provenience Průša vyrábí komponenty, ze kterých se tiskárny kompletují. A tak se můžeme udivovat stále dál.

Nicméně nás zajímá 3D tisk z betonu pro účely stavby tramvajové zastávky. Jedna věc je samotná výroba. V dnešní době se menší stavby vytvářejí pomocí robotického ramene, větší stavby často zvětšenou obdobou 3D tiskárny, tedy portálovým pojezdem. Stejně jako u malé tiskárny prostě potřebujeme obsloužit všechny tři osy a možností je pro to několik. Následně už pak záleží na technických a technologických možnostech, ruku v ruce s použitým materiálem. Na světě již existuje několik staveb takto provedených, zatím jsou limitovány možnostmi provedení. Je to část 3D segmentu, který se vyvíjí a teprve hledá své možnosti a limity. Rozhodně není nezajímavé vidět tvorbu 3D stěny, kdy rameno vrství poměrně svižně betonové „housenky“ vrstev, jež stěnu tvoří. Zbytečné hodnotit něco, co zdaleka neřeklo své poslední slovo, ale možnosti zde budou nepřeberné. Oproti složitému odlévání z betonu nebo tvorbě z propojovaných dílčích komponentů je 3D tisk budoucností s obrovskými možnostmi. 

Celkový pohled na zastávku Foto: Tomáš Hejzlar

Oblast takzvaného městského mobiliáře je jednou z možností využití těchto technologií. Úspora materiálu je neoddiskutovatelná stejně jako kvalita řešení, kterou jen stěží dokážete vytvořit jinou technologií. Využití skýtá nezměrné pro biometrickou architekturu a principy organické architektury, stejně jako pro využití high-tech řešení nebo pro principy zcela klasické. Pochybuji, že dnes dokážeme obsáhnout možnosti něčeho, co se teprve „rodí“. Nicméně třeba náš případ tramvajové zastávky v pražských Holešovicích je krásnou ukázkou a předzvěstí věcí příštích.

Řešení je elegantní, zajímavé a velmi nevšední. Přírodní principy vytvořily strukturu, která rozhodně není v konfliktu s vaším viděním věcí ani s okolím, do kterého je začleněna. Mimo úspory materiálu a statických možností skýtá i možnosti jedinečného designu. Asi zbytečné srovnávat s valnou většinou dosavadních prvků městského mobiliáře, stejně jako vyjmenovávat výhody a benefity 3D tištěných prvků i celých staveb. Propojení těchto staveb s moderními chytrými technologiemi a IoT řešením je elegantním a účelným a smysluplným předobrazem pro skutečné budoucí Smart City. Tak si to užijte a snad naše města ožijí takovými krásnými řešeními.

První zastávka tramvaje v České republice z UHPC betonu vytištěná pomocí robotického 3D tisku.

Pohled z kolejiště Foto: Tomáš Hejzlar

Architektonickovýtvarné řešení a ideový záměr projektu

Česká inovátorská firma So Concrete, která s úspěchem rozvíjí oblast robotických stavebních technologií, navrhla a zrealizovala projekt unikátní tramvajové zastávky Výstaviště v pražských Holešovicích. Konstrukce zastávky využívá přírodní principy rozkládání vnitřních sil nebo tlaků a tahů v konstrukci a výsledný design je nejen jedinečný, ale především maximálně efektivní. Oproti běžným technologiím ušetří tento přístup až 60 % materiálu a z hlediska ekonomického i udržitelnosti lze o robotickém 3D tisku vysokopevnostního betonu uvažovat jako o technologii budoucnosti.

Projekt pražské zastávky s minimálním podílem lidské práce je první intervencí společnosti So Concrete do oblasti městského mobiliáře. Samotný přístřešek doplňuje také lavička a informační panely. Jedná se tedy o komplexní řešení celého prostoru. Cílem bylo ukázat funkčnost technologie a vysokou estetickou přidanou hodnotu.

Lokalita nebyla vybrána náhodou, Praha je moderní metropole s vysoce rozvinutou veřejnou dopravou. Lokalita tramvajové zastávky Výstaviště v blízkosti Královské obory leží v Městské části Praha 7, která je vnímána jako progresivní, moderní a kreativní čtvrť, sídlo řady uměleckých a kulturních institucí.

Detail žeber stropu a stěna Foto: Tomáš Hejzlar

Design zastávky

Parametrický design tramvajové zastávky, umístění a tvary žeber, sloupy, to vše maximálně využívá efektivitu přírodou ověřených řešení. Záviš Unzeitig, designér So Concrete, vysvětluje, jak proces navrhování inspirovaný přírodními vlivy probíhá: „Už při návrhu dochází k analýze konstrukce po statické stránce a pomocí topologické optimalizace je pak možné redukovat objem použitého materiálu. Estetická kvalita a statické požadavky přitom zůstávají zachovány. Výsledné tvarosloví žeber odráží skutečné chování konstrukce při zatížení a přímo tak ukazuje síly, které v ní probíhají. Díky optimalizaci jsme pak místa s menší využitelností mohli z konstrukce odstranit a ušetřit 60 % materiálu. Výsledkem je perforovaná jemná struktura, která odolá stejnému zatížení jako plná betonová deska.“

Digitální postup: Projekt zastávky byl zpracován digitálním pracovním postupem, který je založen na parametrickém navrhování v programu Grasshopper (Rhino). „Tento framework používáme k návrhu svých vlastních softwarových nástrojů, které pokrývají procesy od generování geometrie přes topologickou optimalizaci, statickou analýzu, 3D slicery a inverzní kinematické solvery až po postprocesory. Zaměření na tvorbu vlastních digitálních řešení nám umožňuje rychle se přizpůsobit široké škále standardních formátů souborů a typů geometrie. Úzká spolupráce s našimi zákazníky na optimalizaci vstupních digitálních modelů pro náš výrobní proces umožňuje rychlý přechod od nápadu k fyzickému objektu,“ přibližuje Dmitrij Nikitin, inženýr robotiky So Concrete. Aby statické ověření návrhu konstrukce zastávky a její konečné podoby bylo zcela nezávislé, byla pro schválení oslovena přední inženýrská kancelář SHP, Stráský, Hustý a partneři.

Sloup se skleněnou stěnou a s navigací Foto: Tomáš Hejzlar

O výrobě a použitých materiálech

Zastávka je složena z několika konstrukčních segmentů, na něž byly použity různé druhy betonu a různé přístupy 3D tisku. Střecha a lavička pro cestující jsou vyrobeny pomocí robotického 3D tisku. Materiál – beton – byl zvolen podle funkce a zatížení. Např. pro sedací plochu lavičky nebyla použita rozptýlená výztuž z ocelových drátků, oproti střeše, která tuto výztuž obsahuje. Při výrobě hlavic sloupů robot vyfrézoval a vytiskl formy, do kterých byly následně vytištěny finální hlavice.

Technologie pro budoucnost

Technologie So Concrete je založena na třech pilířích: topologické optimalizaci, ultra-vysokopevnostním betonu (UHPC)robotickém 3D tisku. Díky integraci těchto principů bylo možné základní konstrukci zastávky vyrobit do 24 hodin. Topologická optimalizace dovolila více než poloviční úsporu materiálu a docílení přírodní estetiky. Vlastnosti UHPC umožňují vyrábět takto subtilní samonosné konstrukce za použití minimálního množství oceli. Robotický 3D tisk přináší nejen výhodu úspory lidské práce, ale také možnost vyrábět takto komplexní tvary bez nutnosti používat formy či bednění.

Doplňující informace

Studio: So Concrete
Umístění projektu: zastávka tramvaje Výstaviště, Praha
Země projektu: Česká republika
Rok dokončení: 2022
Hrubá podlahová plocha: 20 m²
Spolupráce: Umístění přístřešku a podpora technologie: Magistrát hlavního města Prahy, www.praha.eu
Dodavatel E-ink display: TechnoCast s.r.o., www.technocast.cz

Sdílet / hodnotit tento článek

Přečtěte si více k tématu Digitalizace a robotizace

Stavba - zdroj: fotolia

Experti: Užití AI ve stavebnictví je v počátcích, vhodná je pro státní správu

Využívání umělé inteligence (AI) ve stavebnictví je v České republice zatím v počáteční fázi. Kromě užití v jazykových modelech, tedy ve vytváření textů a slov, by technologii bylo možné použít například jako součást robotické výstavby. Největší přínos umělé inteligence ve stavebnictví může být v generativním…

Ilustrační obrázek, zdroj: Adobestock, Francesco Scatena

QR kódy. Jak je lze efektivně využít ve stavebnictví?

QR kódy najdete prakticky všude: na informačních plakátech, reklamních letácích i vstupenkách na kulturní akce. Řada restaurací je začala umisťovat na stoly pro bezdotykové menu a platby. Rozšířily se i do průmyslových odvětví, stavebnictví nevyjímaje. Jak lze tuto technologii efektivně využívat při výstavbě a správě…

Zdroj: Fakulta architektury ČVUT

Umělá inteligence v díle budoucích architektů

Fakulta architektury ČVUT vystavila studentské práce, které odhalují nový pohled na sídliště a sleduje architekturu a design prizmatem umělé inteligence. Výstava již proběhla. Lze si ji ale prohlédnout také v naší galerii ESTAV.cz.

Zdroj: Česká agentura pro standardizaci

Stavařina to je dřina? Nemusí. Robotizace změní i stavebnictví

Jednotvárné a těžké lidské práce nás – snad brzy – zbaví roboti. Tomuto trendu se nevyhne ani stavebnictví. Metoda BIM k tomu otevírá dveře. Informace s Digitálního modelu stavby (DiMS) umožní řídit autonomní stroje i roboty. Takže záhy může nastat doba, kdy lidí na stavbě bude třeba mnohem méně.

REKLAMA