49
druk 3D w architekturze
praktyka projektowa
warsztat architekta
Model trójwymiarowy powinien zostać przygotowany w ści-
śle określony sposób, co w większości przypadków wiąże się
z potrzebą stworzenia dodatkowego modelu wykorzystywanego
tylko podczas druku 3D. Częstym problemem okazują się zbyt
wąskie ściany obiektów, które w założonej skali będą niemożliwe
do wyprodukowania przez urządzenie, oraz stropy, które z kolei
wymagają dodrukowania podpór w technologii FDM. Każda
z nich w procesie postprodukcji makiety musi zostać usunięta, co
może prowadzić do zniszczenia elementu.
Istnieją natomiast przypadki, kiedy przestrzenny wydruk koncepcji
architektonicznej nie może być zastąpiony żadną inną powszech-
nie dostępną metodą fabrykacji. Żyjemy w dobie przemian narzę-
dzi wykorzystywanych przez architektów w ich codziennej prak-
tyce. Bryły – do tej pory nieosiągalne bądź zaawansowane geo-
metrycznie – są dziś na wyciągnięcie ręki dzięki oprogramowaniu
do projektowania parametrycznego. W rezultacie otrzymujemy
formy, które na podstawie wyłącznie rysunków technicznych czy
wizualizacji mogą być niezrozumiałe dla odbiorcy. Rozwiązaniem
jest wykonanie makiety obiektu, co również dla samego twórcy
stanowi wstępną weryfikację przestrzenną własnej koncepcji.
W przypadku skomplikowanych geometrycznie budynków jedy-
nym sposobem na ich wierne przedstawienie w formie makiety
jest technologia druku 3D. Znakomity przykład możliwości jej
wykorzystania stanowi projekt ProtoHouse1.0, autorstwa angiel-
skiej grupy SoftKill Design z Architectural Association School's
Design Research Lab. Zaprezentowana podczas targów 3D
Print Show 2012 w Londynie makieta w skali 1:33 została
wydrukowana w technologii SLS, co pozwoliło wyeliminować
problem nadwieszanych elementów. Projekt przedstawiał inno-
wacyjną koncepcję redefiniującą dotychczasowe podejście do
architektury oraz procesów projektowych. Cały budynek wraz
z wyposażeniem został przeanalizowany pod kątem konstruk-
cyjnym. Następnie, wykorzystując algorytm symulujący rozrost
tkanki kostnej, tradycyjne składowe obiektu zastąpiono włóknistą
strukturą w celu optymalnego przeniesienia sił pomiędzy nimi.
Ażurowa, emergentna konstrukcja nie byłaby możliwa do uzyska-
nia w formie makiety bez dostępu do technologii druku 3D. Sam
model stanowił pierwszy krok w stronę ambitnej, choć niestety
niezrealizowanej, koncepcji fabrykacji zaprezentowanej budowli
w pełnej skali.
Nieoczekiwanie miano pierwszego budynku wydrukowanego
w technologii 3D przypadło projektowi autorstwa, wcześniej nie-
rozpoznawalnego na szerszą skalę, WinSun Decoration Design
Engineering z siedzibą w Szanghaju. W marcu 2014 roku firma
odrębnych technologii. Osobom, które nie miały z nimi styczno-
ści, może się wydawać, że jest to zaawansowana aparatura od
ręki wytwarzająca dowolne kształty na polecenie użytkownika,
jednak w większości przypadków proces przebiega znacznie
prościej. Podstawową zasadą druku przestrzennego jest two-
rzenie obiektów warstwa po warstwie. Wirtualny model zosta-
je przeanalizowany przez program oraz podzielony na wiele
przekrojów poziomych, na podstawie których zostaje wyge-
nerowana instrukcja dla urządzenia (np. G-Code). Postępując
według zawartych w niej komend, drukarka wytłacza materiał
w odpowiednich miejscach w obrębie jednego z poziomów. Po
wykonaniu pełnego polecenia głowica drukująca przechodzi na
wyższą warstwę, budując kolejny przekrój i ponawia tę operację
do momentu aż powstanie przestrzenny obiekt. Tak naprawdę
mamy więc do czynienia z wielokrotnie powtarzanym drukiem
2D. Jak zatem trafniej nazwać omawiane rozwiązania? Wspólnymi
mianownikami dla terminów wchodzących w zakres „druku 3D”
są technologie addytywne oraz urządzenia CAM (ang.
computer
aided manufacturing
). Pierwsze z nich odnoszą się do uzyskiwania
obiektów z tworzywa pozbawionego wstępnej formy, ogranicza-
jąc straty materiałowe do minimum, co brzmi obiecująco w kon-
tekście budownictwa – oznacza zmniejszenie zużycia surowców
w trakcie procesu budowlanego (w opozycji do nich są techno-
logie subtratywne, polegające na odejmowaniu materiału w celu
uzyskania pożądanego kształtu). Drugim pojęciem, które zawęża
definicje dostępnych rozwiązaniań do tych potocznie nazywanych
drukiem 3D, jest
computer aided manufacturing
(z ang. produkcja
wspomagana komputerowo). Jest to metoda stosowana przy
realizacji projektów inżynierskich, wykorzystująca urządzenia ste-
rowane cyfrowo, takie jak frezarki (technologia subtratywna) czy
giętarki (technologia formatywna).
Format drukarek 3D może wydawać się bezużyteczny w skali,
jaką operuje architektura. W przypadku znacznej większości
najpopularniejszych modeli nie przekracza on bowiem swoimi
wymiarami sześcianu o krawędzi 20 cm. Podstawowym zasto-
sowaniem opisywanej technologii w praktyce architektonicznej
jest tworzenie makiet budynków, które można wydrukować
w całości, jeżeli pozwala na to przyjęta skala, lub w elementach
do późniejszego montażu. W przypadku nawet prostych brył
geometrycznych należy mieć na uwadze pracę, jaką trzeba
wykonać przed rozpoczęciem druku, aby oszacować, czy ta
technika wykonania makiety będzie optymalna. Sam proces
fabrykacji jest czasochłonnym przedsięwzięciem – może trwać,
w zależności od rozmiaru elementu, nawet kilkanaście godzin.
2
2.
Wizualizacja produkcji kładki
pieszej zrealizowanej przez MX3D
(fot. MX3D).
