Jämförelse mellan 3D-utskriven betong och traditionella betongelement

Abstract

Byggnadsmetoder utvecklas och ny teknik introduceras inom byggbranschens. Så gott som hela tiden, har användningen av 3D-utskriven betong blivit alltmer vanlig. Trots dess ökade popularitet är metoden ändå relativt ny, vilket väcker en del frågor. Hur fungerar egentligen byggandet med utskriven betong i praktiken? Vilka är fördelarna och nackdelarna med att använda denna byggnadsmetod jämfört med en mer traditionell byggmetod, såsom exempelvis elementbyggande? Kan 3D-utskrift av betong visa sig vara en mer kostnadseffektiv lösning? Och hur påverkas byggtid, arbetskraftsbehov och miljöpåverkan?

Arbetet görs baserat på olika litteraturstudier om ämnet och det har begränsats till en analys av de material som används för betongelement och 3D-utskriven betong. Därefter jämförs resultaten för mekaniska samt andra egenskaper mellan 3D-utskriven betong och traditionella betongelement.

Metoderna skiljer sig i grund och botten inte mycket från varandra eftersom 3D-utskriven betong är egentligen som en form av elementproduktion. Antingen kan man printa elementen i en fabrik och transportera dem eller så transporterar man en printer till byggnadsplatsen och utför arbetet där. Fördelarna med 3D-utskriven betong är dess design och planeringsmöjligheter. till skillnad från traditionella betongelement, behöver ej 3D-utskriven betong några formar förutom om ett tomrum skall passeras var stöd måste tillsättas

Rakennusmenetelmät kehittyvät jatkuvasti, ja uusia teknologioita otetaan käyttöön rakennusalalla lähes koko ajan. Yksi tällainen kehitysaskel on 3D-tulostetun betonin yleistyvä käyttö. Vaikka menetelmän suosio on kasvanut, se on silti suhteellisen uusi, mikä herättää useita kysymyksiä. Miten 3D-tulostetun betonin käyttö rakentamisessa toimii käytännössä? Mitkä ovat tämän rakennusmenetelmän edut ja haitat verrattuna perinteisempiin menetelmiin, kuten esimerkiksi elementtirakentamiseen? Voiko 3D-tulostus osoittautua kustannustehokkaammaksi ratkaisuksi? Entä miten rakentamisaika, työvoiman tarve ja ympäristövaikutukset muuttuvat?

Tämä työ perustuu aihetta käsitteleviin kirjallisuustutkimuksiin. Jotta aihetta voidaan rajata ja muodostaa selkeä käsitys, analysoidaan materiaaleja, joita käytetään betonielementeissä ja 3Dtulostetussa betonissa. Tämän jälkeen verrataan niiden mekaanisia ja muita ominaisuuksia, jotta nähdään, miten 3D-tulostettu betoni suhteutuu perinteisiin betonielementteihin.

Perusperiaatteeltaan menetelmät eivät juurikaan eroa toisistaan, sillä 3D-tulostettu betoni on eräänlainen elementtituotannon muoto. Elementit voidaan joko tulostaa tehtaalla ja kuljettaa rakennuspaikalle, tai tulostin voidaan siirtää suoraan rakennuskohteeseen tekemään työn paikan päällä – tuotantoprosessissa on kuitenkin joitakin eroja. 3D-tulostetun betonin etuja ovat erityisesti sen suunnittelu- ja muotoilumahdollisuudet, sillä toisin kuin perinteiset betonielementit, 3D-tulostettu betoni ei useimmiten tarvitse muotteja – paitsi silloin, kun täytyy rakentaa siltarakenteita tai muita kohteita, jotka vaativat tukia.

Construction methods are constantly evolving, and new technologies are being introduced almost continuously within the construction industry. One such development is the increasing use of 3Dprinted concrete. Despite its growing popularity, the method is still relatively new, which raises several questions. How does construction with printed concrete work in practice? What are the advantages and disadvantages of using this construction method compared to more traditional approaches, such as precast concrete? Can 3D concrete printing prove to be a more cost-effective solution? How are construction time, labor requirements, and environmental impact affected?

This work was based on various literature studies on the subject. In order to narrow the focus and form a concrete understanding, an analysis was carried out on the materials used for precast concrete elements and 3D-printed concrete. The mechanical and other properties of each are then compared to assess how 3D-printed concrete measures up against traditional precast concrete elements.

Fundamentally, the methods did not differ greatly, as 3D-printed concrete is essentially a form of element production. The elements can either be printed in a factory and transported to the construction site, or a printer can be transported to the site to carry out the printing work there, with some differences in the production process. One of the main advantages of 3D-printed concrete lies in its design and planning flexibility, as unlike traditional precast elements it does not generally require formwork, except in cases where bridging is necessary, and support structures must be added.