3D tisk betonu je poměrně novou, ale stále vyhledávanější technologií. V množství různých, často protichůdných informací může být někdy těžké se vyznat a odhalit, v čem skutečně spočívají výhody a nevýhody tištěného a litého betonu. Přinášíme vám proto rozhovor s výrobním ředitelem ve společnosti Yots s.r.o. Davidem Svatošem, ve kterém přehledně popisuje a jasně odděluje obě varianty zpracování betonu z časového, vizuálního i ryze technologického hlediska.
V čem spočívá technologie klasického litého betonu? Jaký je postup výroby?
Tato technologie spočívá v tom, že se do předem vyrobené formy i s případnými výztuhami načerpá beton tekuté konzistence, který formu dokonale vyplní. Po vytuhnutí betonu (to jsou zpravidla 1-2 dny) se monolit odformuje a započne proces vytvrzování, sušení a zrání, který trvá 4 týdny. Nicméně i po uplynutí této doby beton stále „pracuje“ a 100% vytvrzen je dokonce téměř až po 1 roce.
V čem spočívá technologie 3D tisku betonu? Jaký je postup výroby?
Technologie 3D tisku betonu je aditivní způsob výroby betonového objektu/výrobku. Nejprve je potřeba připravit tiskový program pro konkrétní zakázku, který objekt rozdělí do jednotlivých vrstev a linek. Následně přichází na řadu samotný tisk, kdy tryska tiskárny vytváří jednotlivými a konkrétními cestami a vrstvami výsledný objekt.
Po dokončení tisku se nechá výtisk vytvrdnout podobným způsobem, jako u litého betonu.
Enormní variabilita směsi a spolehlivější proces zrání
Liší se nějak betonová směs pro 3D tisk a pro litý beton? V čem?
Určitě ano. 3D tisk má speciálně upravené složení na konkrétní stroj tak, aby celý proces fungoval a výtisk tak měl potřebnou pevnost a vlastnosti.
Narozdíl od 3D tisku je možné vlastnosti litého betonu mnohem více přizpůsobit požadovaným podmínkám užití. Pro určité aplikace je vhodnější tekutější forma betonu, jindy je naopak potřebné mít ho hutnější. Existuje také podstatně větší nabídka aditiv pro změnu fyzikálně chemických vlastností betonu (jak tekutého, tak vytvrzeného), v neposlední řadě je zde široká škála výběru samotných betonových směsí, a to se hodí pro různorodé využití betonu. U litého betonu tím pádem můžeme dosáhnout například větší pevnosti, strukturované barevnosti, voděodolnosti nebo třeba teplotní odolnosti až do 1100 °C.
V čem se liší proces tuhnutí a zrání u 3D tisku a u litého betonu?
Proces tuhnutí se liší v tom, že u litého betonu tuhne beton ve formě, kde nedochází k předčasnému odpařování vody (vyjma nálitkové strany, kterou je ale možné zakrýt), což má za následek lepší podmínky pro hydrataci cementu v betonu. Výsledný beton tedy může mít větší pevnost a lepší fyzikální vlastnosti.
U 3D tisku žádná forma není, a tak beton tuhne na vzduchu. Aby ovšem nedocházelo k nadměrnému odpařování vody, musí se beton mlžit. Ani tak se ale nedocílí takových podmínek, jako při schnutí ve formě.
Větší projekt realizovaný za kratší čas
Lze vytištěný beton vyztužit?
Do betonové směsi na 3D tisk je možné použít polymerová výztužná vlákna stejně jako u litého betonu. Tato vlákna zvyšují jeho pevnost a odolnost, protože lépe přenáší vnější síly na celou betonovou konstrukci (to beton samotný moc neumí).
Při tisku je v některých případech možné do objektu vložit určité výztuhy. U litého betonu je ale možností, jak ho vyztužit, podstatně víc.
Která varianta je časově náročnější a proč?
Samotné odlévání betonu je mnohem rychlejší. Do připravené formy stačí načerpat beton, zhutnit a nechat tuhnout. Oproti tomu tisk musí objekt vyrobit relativně malou tryskou řádek po řádce, vrstvu po vrstvě. Pokud se na to ale podíváme z pohledu celého postupu, záleží na řadě aspektů, složitosti a třeba množství stejných kusů.
V případech, kdy se vyrábí jeden prototyp betonového objektu, může být rychlejší 3D tisk, protože stačí pouze připravit tisková data a následně objekt vytisknout. U litého betonu je nejprve nezbytné vyrobit formu, do které se bude beton načerpávat. To podle velikosti a složitosti může trvat od pár hodin do několika dnů až týdnů.
Když se ale vyrábí sériově několik stejných kusů, variabilita počtu forem zajistí opravdu rychlou výrobu. Samotné lití betonu není tak časově náročné, jako tisk. Pokud se vyrábí vyšší počet větších komponent, tisk jedné takové komponenty může trvat několik hodin i dnů. Velké projekty tak mohou trvat proti způsobu litého betonu o několik týdnů nebo měsíců déle.
Dokonale hladká betonová struktura, která vydrží
Jaké jsou vizuální rozdíly mezi tištěným a litým betonem?
Rozdíl je vidět pouhým okem i z dálky. Litý beton má dokonale hladký povrch. Naopak tištěný beton má svou specifickou vrstvenou strukturu. Většinou tato vrstvená struktura není žádoucí a je nutné celý objekt zahladit betonovou stěrkou. To s sebou nese nejen další náklady, ale také sníženou životnost. Druhá vrstva na objektu může časem a vlivem počasí například popraskat. Někdy může být ovšem žádoucí přiznat strukturu vrstev, záleží na zájmech klienta.
Jak oba druhy betonu “stárnou”, jak na ně působí čas?
Beton přirozeně stárne vlivem působení určitých faktorů, jako jsou změny teploty a vlhkosti, nebo chemické reakce či mechanické namáhání. Tyto faktory mohou vést k různým procesům uvnitř betonu – ne však nezvratně destruktivním. Obecně se dá říct, že je beton velmi odolným materiálem, který vydrží vyšší desítky let.
U tištěného betonu může proces degradace nastoupit dříve a může být zásadně rychlejší. Příčinou je způsob výroby – vrstvení materiálu na sebe. Nikdy nedojde k dokonalému propojení vrstev mezi sebou, přičemž spoje jsou vždy kritickým místem, kde k degradaci betonu začne docházet – do spár a kapilár se dostane voda, která působením nízkých teplot materiál postupně rozruší, v důsledku čehož začne praskat. Pokud je beton namáhaný mechanicky, prostor mezi vrstvami (stykové plochy vrstev) má menší pevnost, což je dalším důvodem k rychlejší degradaci materiálu.
Litý beton neboli betonový monolit je naproti tomu homogenní v celém svém objemu, a pokud je správně a kvalitně odlitý a zhutněný, nemá kritická místa pro předčasné stárnutí či jiné komplikace.
Lze každopádně tvrdit, že stárnutí betonu je složitý proces, který zahrnuje různé fyzikální a chemické reakce a změny.
Nenechte se svázat omezenými možnostmi a poznejte dlouhověkou krásu betonu YOTS
Jaká je nejzásadnější výhoda litého betonu oproti tomu tištěnému?
Výhoda, která je vidět i pouhým okem je povrch, který je dokonale hladký. V neposlední řadě má odlévaný beton samozřejmě mnohem větší pevnost a lepší fyzikální vlastnosti.
Jaká úskalí s sebou přináší 3D tisk betonu?
Těch úskalí je celá řada. Jedná se o stále novou – tedy ne zcela odladěnou technologii, která hledá své uplatnění v průmyslu, a podle mě ho ještě tak úplně nenašla. Je to spíše prototypovací anebo „umělecká” technologie používaná především na výrobu nestandardních betonových objektů. Na výrobu maximálně pevných a kvalitních betonových dílů není příliš vhodná.
Velká nevýhoda 3D tisku je horší pevnost a odolnost materiálu. Další nevýhodou je, že na tisk je používán velmi specifický druh betonu. Není tak možné využívat jiné směsi nebo druhy betonu, což samozřejmě limituje nabídku.
Další nevýhody jsou: vrstvený povrch betonu, zrychlená degradace betonu v důsledku vrstveného materiálu, dlouhá doba výroby produktu, omezené možnosti vyztužení betonu, omezená velikost výtisku závislá na velikosti 3D tiskárny a mnohé další.
Jaká úskalí s sebou může přinést klasické odlévání betonu?
Litý beton narozdíl od nové technologie 3D tisku používali již staří Římané. V moderní historii se beton jako stavební prvek využívá od přelomu 19. a 20. století, tedy více než 120 let. Během této doby se celý proces zdokonalil natolik, že výsledkem je variabilní, přesný, velice odolný a dlouhověký materiál.
Jedna z mála nevýhod může být nutnost výroby formy. Pokud se ale odlitek vyrábí sériově v několika kusech, tato nevýhoda odpadá.
V YOTS nepoužíváme jeden druh betonu, jednu konkrétní směs. Na každou zakázku betonovou směs pečlivě vybíráme a připravujeme tak, aby svými vlastnostmi vyhovovala konkrétnímu účelu použití, který může být opravdu různorodý. Nejde jen o to, jestli jsou produkty například určené do venkovních prostor (jsou vystavené náročným vlivům počasí), ale třeba i o to, jakou má beton výslednou hustotu a stupeň zhutnění – to má zásadní vliv např. na schopnost stínění radioaktivních částic. Vše hraje svou roli, kterou je potřeba ve výrobě zohlednit.
Nevyrábíme tedy odlévaný beton pouze pevný, stabilní a odolný, ale také barevný (pigment nebo lak), tepelně odolný, ve speciálním laku, impregnovaný (díky tomu je povrch příjemný na dotek), jemný, hladký, hrubý, strukturovaný, tenký, dutý, plný, odlehčený atd.
3D vs. klasika. Jakým způsobem se liší litý beton od toho tištěného? Výrobní ředitel David Svatoš vám poradí, co byste při výběru měli zvážit
3D tisk betonu je poměrně novou, ale stále vyhledávanější technologií. V množství různých, často protichůdných informací může být někdy těžké se vyznat a odhalit, v čem skutečně spočívají výhody a nevýhody tištěného a litého betonu. Přinášíme vám proto rozhovor s výrobním ředitelem ve společnosti Yots s.r.o. Davidem Svatošem, ve kterém přehledně popisuje a jasně odděluje obě varianty zpracování betonu z časového, vizuálního i ryze technologického hlediska.
V čem spočívá technologie klasického litého betonu? Jaký je postup výroby?
Tato technologie spočívá v tom, že se do předem vyrobené formy i s případnými výztuhami načerpá beton tekuté konzistence, který formu dokonale vyplní. Po vytuhnutí betonu (to jsou zpravidla 1-2 dny) se monolit odformuje a započne proces vytvrzování, sušení a zrání, který trvá 4 týdny. Nicméně i po uplynutí této doby beton stále „pracuje“ a 100% vytvrzen je dokonce téměř až po 1 roce.
V čem spočívá technologie 3D tisku betonu? Jaký je postup výroby?
Technologie 3D tisku betonu je aditivní způsob výroby betonového objektu/výrobku. Nejprve je potřeba připravit tiskový program pro konkrétní zakázku, který objekt rozdělí do jednotlivých vrstev a linek. Následně přichází na řadu samotný tisk, kdy tryska tiskárny vytváří jednotlivými a konkrétními cestami a vrstvami výsledný objekt.
Po dokončení tisku se nechá výtisk vytvrdnout podobným způsobem, jako u litého betonu.
Enormní variabilita směsi a spolehlivější proces zrání
Liší se nějak betonová směs pro 3D tisk a pro litý beton? V čem?
Určitě ano. 3D tisk má speciálně upravené složení na konkrétní stroj tak, aby celý proces fungoval a výtisk tak měl potřebnou pevnost a vlastnosti.
Narozdíl od 3D tisku je možné vlastnosti litého betonu mnohem více přizpůsobit požadovaným podmínkám užití. Pro určité aplikace je vhodnější tekutější forma betonu, jindy je naopak potřebné mít ho hutnější. Existuje také podstatně větší nabídka aditiv pro změnu fyzikálně chemických vlastností betonu (jak tekutého, tak vytvrzeného), v neposlední řadě je zde široká škála výběru samotných betonových směsí, a to se hodí pro různorodé využití betonu. U litého betonu tím pádem můžeme dosáhnout například větší pevnosti, strukturované barevnosti, voděodolnosti nebo třeba teplotní odolnosti až do 1100 °C.
V čem se liší proces tuhnutí a zrání u 3D tisku a u litého betonu?
Proces tuhnutí se liší v tom, že u litého betonu tuhne beton ve formě, kde nedochází k předčasnému odpařování vody (vyjma nálitkové strany, kterou je ale možné zakrýt), což má za následek lepší podmínky pro hydrataci cementu v betonu. Výsledný beton tedy může mít větší pevnost a lepší fyzikální vlastnosti.
U 3D tisku žádná forma není, a tak beton tuhne na vzduchu. Aby ovšem nedocházelo k nadměrnému odpařování vody, musí se beton mlžit. Ani tak se ale nedocílí takových podmínek, jako při schnutí ve formě.
Větší projekt realizovaný za kratší čas
Lze vytištěný beton vyztužit?
Do betonové směsi na 3D tisk je možné použít polymerová výztužná vlákna stejně jako u litého betonu. Tato vlákna zvyšují jeho pevnost a odolnost, protože lépe přenáší vnější síly na celou betonovou konstrukci (to beton samotný moc neumí).
Při tisku je v některých případech možné do objektu vložit určité výztuhy. U litého betonu je ale možností, jak ho vyztužit, podstatně víc.
Která varianta je časově náročnější a proč?
Samotné odlévání betonu je mnohem rychlejší. Do připravené formy stačí načerpat beton, zhutnit a nechat tuhnout. Oproti tomu tisk musí objekt vyrobit relativně malou tryskou řádek po řádce, vrstvu po vrstvě. Pokud se na to ale podíváme z pohledu celého postupu, záleží na řadě aspektů, složitosti a třeba množství stejných kusů.
V případech, kdy se vyrábí jeden prototyp betonového objektu, může být rychlejší 3D tisk, protože stačí pouze připravit tisková data a následně objekt vytisknout. U litého betonu je nejprve nezbytné vyrobit formu, do které se bude beton načerpávat. To podle velikosti a složitosti může trvat od pár hodin do několika dnů až týdnů.
Když se ale vyrábí sériově několik stejných kusů, variabilita počtu forem zajistí opravdu rychlou výrobu. Samotné lití betonu není tak časově náročné, jako tisk. Pokud se vyrábí vyšší počet větších komponent, tisk jedné takové komponenty může trvat několik hodin i dnů. Velké projekty tak mohou trvat proti způsobu litého betonu o několik týdnů nebo měsíců déle.
Dokonale hladká betonová struktura, která vydrží
Jaké jsou vizuální rozdíly mezi tištěným a litým betonem?
Rozdíl je vidět pouhým okem i z dálky. Litý beton má dokonale hladký povrch. Naopak tištěný beton má svou specifickou vrstvenou strukturu. Většinou tato vrstvená struktura není žádoucí a je nutné celý objekt zahladit betonovou stěrkou. To s sebou nese nejen další náklady, ale také sníženou životnost. Druhá vrstva na objektu může časem a vlivem počasí například popraskat. Někdy může být ovšem žádoucí přiznat strukturu vrstev, záleží na zájmech klienta.
Jak oba druhy betonu “stárnou”, jak na ně působí čas?
Beton přirozeně stárne vlivem působení určitých faktorů, jako jsou změny teploty a vlhkosti, nebo chemické reakce či mechanické namáhání. Tyto faktory mohou vést k různým procesům uvnitř betonu – ne však nezvratně destruktivním. Obecně se dá říct, že je beton velmi odolným materiálem, který vydrží vyšší desítky let.
U tištěného betonu může proces degradace nastoupit dříve a může být zásadně rychlejší. Příčinou je způsob výroby – vrstvení materiálu na sebe. Nikdy nedojde k dokonalému propojení vrstev mezi sebou, přičemž spoje jsou vždy kritickým místem, kde k degradaci betonu začne docházet – do spár a kapilár se dostane voda, která působením nízkých teplot materiál postupně rozruší, v důsledku čehož začne praskat. Pokud je beton namáhaný mechanicky, prostor mezi vrstvami (stykové plochy vrstev) má menší pevnost, což je dalším důvodem k rychlejší degradaci materiálu.
Litý beton neboli betonový monolit je naproti tomu homogenní v celém svém objemu, a pokud je správně a kvalitně odlitý a zhutněný, nemá kritická místa pro předčasné stárnutí či jiné komplikace.
Lze každopádně tvrdit, že stárnutí betonu je složitý proces, který zahrnuje různé fyzikální a chemické reakce a změny.
Nenechte se svázat omezenými možnostmi a poznejte dlouhověkou krásu betonu YOTS
Jaká je nejzásadnější výhoda litého betonu oproti tomu tištěnému?
Výhoda, která je vidět i pouhým okem je povrch, který je dokonale hladký. V neposlední řadě má odlévaný beton samozřejmě mnohem větší pevnost a lepší fyzikální vlastnosti.
Jaká úskalí s sebou přináší 3D tisk betonu?
Těch úskalí je celá řada. Jedná se o stále novou – tedy ne zcela odladěnou technologii, která hledá své uplatnění v průmyslu, a podle mě ho ještě tak úplně nenašla. Je to spíše prototypovací anebo „umělecká” technologie používaná především na výrobu nestandardních betonových objektů. Na výrobu maximálně pevných a kvalitních betonových dílů není příliš vhodná.
Velká nevýhoda 3D tisku je horší pevnost a odolnost materiálu. Další nevýhodou je, že na tisk je používán velmi specifický druh betonu. Není tak možné využívat jiné směsi nebo druhy betonu, což samozřejmě limituje nabídku.
Další nevýhody jsou: vrstvený povrch betonu, zrychlená degradace betonu v důsledku vrstveného materiálu, dlouhá doba výroby produktu, omezené možnosti vyztužení betonu, omezená velikost výtisku závislá na velikosti 3D tiskárny a mnohé další.
Jaká úskalí s sebou může přinést klasické odlévání betonu?
Litý beton narozdíl od nové technologie 3D tisku používali již staří Římané. V moderní historii se beton jako stavební prvek využívá od přelomu 19. a 20. století, tedy více než 120 let. Během této doby se celý proces zdokonalil natolik, že výsledkem je variabilní, přesný, velice odolný a dlouhověký materiál.
Jedna z mála nevýhod může být nutnost výroby formy. Pokud se ale odlitek vyrábí sériově v několika kusech, tato nevýhoda odpadá.
Čím se liší beton YOTS od jiných betonů?
V YOTS nepoužíváme jeden druh betonu, jednu konkrétní směs. Na každou zakázku betonovou směs pečlivě vybíráme a připravujeme tak, aby svými vlastnostmi vyhovovala konkrétnímu účelu použití, který může být opravdu různorodý. Nejde jen o to, jestli jsou produkty například určené do venkovních prostor (jsou vystavené náročným vlivům počasí), ale třeba i o to, jakou má beton výslednou hustotu a stupeň zhutnění – to má zásadní vliv např. na schopnost stínění radioaktivních částic. Vše hraje svou roli, kterou je potřeba ve výrobě zohlednit.
Nevyrábíme tedy odlévaný beton pouze pevný, stabilní a odolný, ale také barevný (pigment nebo lak), tepelně odolný, ve speciálním laku, impregnovaný (díky tomu je povrch příjemný na dotek), jemný, hladký, hrubý, strukturovaný, tenký, dutý, plný, odlehčený atd.