Návrat od přímky ke křivce

|

Design by Nature and So Concrete

S Michalem Kužníkem, technickým ředitelem společnosti So Concrete, kterou společně založili Federico Díaz a Serge Borenstein, jsme si povídali nejen o nedávno představené tramvajové zastávce Výstaviště v pražských Holešovicích realizované prostřednictvím 3D tisku z tzv. digitálního betonu, ale také o dalších plánech firmy a především o využití této technologie ve stavebnictví.

Text: Redakce

Foto: Archiv So Concrete

So Concrete je česká inovátorská firma, která úspěšně rozvíjí oblast robotických stavebních technologií. Na začátku září jste zrealizovali projekt unikátní tramvajové zastávky Výstaviště v pražských Holešovicích z tzv. digitálního betonu. Můžete nám přiblížit zmíněnou technologii a povědět více o vzniku tohoto projektu?

Projekt vznikl jako naše první intervence do oblasti městského mobiliáře. Samotný přístřešek doplňuje lavička a informační panely, jde tedy o komplexní řešení celého prostoru. Cílem bylo ukázat funkčnost technologie a vysokou estetickou přidanou hodnotu, navíc s minimálním podílem lidské práce.

Konstrukce zastávky využívá přírodní principy rozkládání vnitřních sil, tlaků a tahů v materiálu a výsledný design je tak nejen jedinečný, ale především maximálně efektivní. Technologie robotické aditivní fabrikace, společně s pokročilými návrhovými metodami umožňuje efektivnější optimalizaci konstrukce, než dosud běžná inženýrská praxe. To znamená menší spotřebu, více využitého materiálu. Přiměřeně nižší je i negativní dopad stavby na životní prostředí.
Z hlediska ekonomického i udržitelnosti lze o robotickém 3D tisku vysokopevnostního betonu uvažovat jako o technologii budoucnosti (která už nastala).

A proč právě v Holešovicích?

Lokalitu jsme vybrali ve spolupráci s Dopravním podnikem hl. M. Prahy.

Praha je moderní metropole s vysoce rozvinutou veřejnou dopravou. Městská část Praha 7 je vnímána jako progresivní, moderní a kreativní čtvrť. Sídlí tady řada uměleckých, kulturních institucí a zajímavých firem, včetně té naší. Zároveň na tomto místě stál (pouze) provizorní přístřešek, který jsme nahradili.

Kdo se podílel na designu zastávky a čím je inspirovaná?

Používáme slogan „Design by Nature and So Concrete“. Výsledné tvarosloví žeber odráží skutečné chování konstrukce při zatížení, a přímo tak ukazuje síly, které v ní probíhají.

Návrh probíhá jako ping-pong mezi algoritmy pro topologickou optimalizaci a algoritmy pro statickou analýzu konstrukce. Díky tomuto postupu lze minimalizovat objem použitého materiálu, přičemž statické požadavky zůstávají zachovány. Hmotu potřebnou pro přenos sil jednoduše umísťujeme (tiskneme) pouze v množství dle potřeby. Výsledkem je perforovaná jemná struktura, která odolá stejnému zatížení jako plná betonová deska. Tím jsme ušetřili 60 procent materiálu.

Možná zní popis procesu návrhu složitě, ale díky tomu, že naše modely jsou parametrické, probíhá to celé celkem jednoduše a hlavně přiměřeně rychle. Maximálně využíváme efektivitu přírodou ověřených řešení. Je to takový návrat od přímky ke křivce.

Podle vašich slov jde o jakýsi návrat od přímky ke křivce. Co tím myslíte?

Říká se, že „Pán Bůh stvořil křivku a inženýr vymyslel přímku.“ V přírodě se s přímkami příliš nesetkáte. Přímka se snadněji počítá, je to inženýrská optimalizace a funguje skvěle.

Výpočetní programy pro statickou analýzu jsou však dnes dostatečně výkonné a dostupné a umožňují velmi složité výpočty přírodních tvarů – křivek, v reálném čase. 3D tisk je aditivní technologie – přidávání hmoty. Celé dohromady to vlastně umožňuje kopírovat přírodní růst, proto „Design by Nature and So Concrete“.

Můžete nám prozradit více jak o výrobě, tak o použitých materiálech?

Zastávka je složena z několika konstrukčních segmentů, na něž byly použity různé druhy betonu a různé přístupy robotické fabrikace. Střecha a lavička pro cestující jsou vyrobeny pomocí robotického 3D tisku.

Materiál – beton – byl zvolen podle funkce a zatížení. Například 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 nichž byly následně vytištěny finální hlavice.

Naše technologie je založena na třech pilířích – na topologické optimalizaci, UHPC a robotickém 3D tisku. UHPC (ultra high performance concrete) je asi nejlepší současný kompozitní cementový materiál. Topologická optimalizace umožňuje maximálně efektivní návrh – tedy úsporu materiálu – a robotický 3D tisk to umožňuje zrealizovat.

Výroba betonové části zastávky netrvala více než tři odpoledne. Pokud jde o samotný materiál UHPC, jsme jednou z velmi mála firem na světě, které jej dokážou „tisknout“. Přitom vše máme ověřené, materiál testujeme ve spolupráci se Stavební fakultou ČVUT v Praze a směs je certifikované dle norem České betonářské společnosti. Na návrh zastávky jsem si nechali udělat nezávislý statický posudek od renomované projektové kanceláře Stráský, Hustý a partneři.

Ve světě se v souvislosti s podobnými projekty používá termín „digital concrete“. O jaký materiál jde a jak se liší od tradičního betonu? Má velký potenciál pro stavebnictví budoucnosti, a to včetně 3D tisku?

Nejedná se o žádný nový materiál, jde o využití dnes již běžně dostupných prostředků pro návrh a realizaci konstrukcí z betonu. Nejmodernější digitální procesy umožňují beton využívat způsobem, který byl donedávna příliš pracný jak na straně návrhu tak I realizace a byl tedy drahý.

Trend využívání moderních digitálních technologií ve stavebnictví je celosvětový – tisknou se domy v Evropě, Severní Americe, Africe, Číně. Podívejte se třeba na příběh Průša Research. Plastový 3D tisk byl před patnácti lety „popelkou“, dnes si děti podle návodu z „Ábíčka“ tisknou hračky a automobilky palubní desky do aut.

Výhody jsou jednoznačné: maximální optimalizace, a tedy úspora materiálu, minimalizace lidské dřiny (nekvalifikované práce) – naopak potřeba kvalifikované lidské práce, zaručená kvalita a rychlost výroby. Důsledkem toho je udržitelnost takového procesu, šetrnost k životnímu prostředí. Má to potenciál pro stavebnictví budoucnosti?

Ano – a kde všude může tato technologie najít uplatnění? Můžete uvést nějaké konkrétní příklady, třeba i ze zahraničí?

V podstatě všude, v celé šíři stavebního průmyslu. Pokud se bavíme o betonovém 3D tisku – digital concrete, mimo již uvedené domy už byly „vytištěny“ například základy pro podvodní konstrukce, běžně se tisknou schodiště, obklady. Stavebnictví je konzervativní a velmi znormované prostředí. S každým novým uplatněním této technologie je a dále bude potřeba prokazovat její použitelnost a spolehlivost. To její nástup neurychlí, ale rozhodně ani nezastaví.   

Společnosti So Concrete ještě není ani rok. Co všechny plánujete v současné době a na jakých projektech pracujete?

So Concrete je mladá firma, vznikla během realizace sochy „Na Horu“ od Federica Díaze pro komplex KKCG na Bořislavce. Dalo by se říct, že je výsledkem znormování umělecké činnosti Federica Díaze. Díky tomu má, nejenom v osobě Federica, ale celého týmu až dvacetileté zkušenosti s programováním robotů, parametrickým navrhováním, designem a robotickou fabrikací různých materiálů. Na UHPC se soustředí poslední dva – tři roky.  

Zastávka v Holešovicích je naším prvním pilotním projektem, pracujeme na dalších, třeba na komplexním stavebním systému pro bytové a rodinné domy nebo na nosné konstrukci lávky. V krátké době budeme realizovat ještě další přístřešky, například autobusovou zastávku v Bratislavě.

A jaký je váš příběh, co vás do So Concrete přivedlo, jaké jsou vaše plány a životní sny?

Do společnosti So Concrete mne přivedli její dva zakladatelé, společníci Federico Díaz a Serge Borenstein, během jejího vzniku. Oba s velkou a silnou vizí. Jeden s dvacetiletou zkušeností s využíváním robotů pro kdeco, druhý „udělal“ Karlín Karlínem, jak ho dnes známe. Neberte to!

Plány spojené se So Concrete jsem už asi naznačil a sny se mi momentálně zdají pouze o práci. Už se těším až to přejde.

Michal Kužník, technický ředitel společnosti So Concrete

Vystudoval Stavební fakultu na ČVUT v Praze, obor konstrukce a dopravní stavby. Pracoval jako projektant mostů a stavební dozor investora ve společnosti Pontex, poté jako technický ředitel skupiny SMP. Je autorizovaným inženýrem pro mosty a inženýrské konstrukce. Ve společnosti So Concrete je od jejího vzniku v roce 2022.

Předchozí

Investiční aktivita na nemovitostním trhu zpomaluje

Všechno krásné je inspirativní

Další