Американские исследователи, сотрудничающие с компанией SHoP Architects, создали альтернативу стали и бетону в качестве материала для пола: перерабатываемые панели, полностью изготовленные из биопластика и древесной муки.
Сборные панели были изготовлены с помощью 3D-печати исследователями из Национальной лаборатории Оук-Ридж Министерства энергетики США (ORNL) и Университета штата Мэн (UMaine.
По словам команды, кассетная панель SM2ART Nfloor лучше для окружающей среды и быстрее в производстве, чем аналогичные сталежелезобетонные элементы, которые обычно используются в многоэтажных зданиях.
Исследователи начали работу над кассетой после того, как SHoP Architects предложила изучить потенциал материалов на биологической основе и аддитивного производства для массового производства панелей пола.
«Мы увидели прецедент в аэрокосмической промышленности, где новые технологии внедряются в небольшие детали, а затем распространяются на все остальное», - рассказал директор SHoP Джон Сероне.
«Мы применили этот принцип, изолировав продукт строительной системы - кассету для пола из легкой стали в сборе - от существующего партнера по цепочке поставок, чтобы сравнить его замену на единую твердотельную деталь, напечатанную на биооснове».
ORNL и UMaine изготовили панели, используя полилатовую кислоту (PLA), биопластик, полученный из кукурузных остатков, который они смешали с древесной мукой, полученной из отходов деревообработки.
По словам исследователя ORNL Кэти Копенхавер, прочность напольной панели обусловлена сочетанием этих двух материалов, а также ее геометрической формой, которая распределяет нагрузку на внешние края, где она будет опираться на стальной каркас здания.
«Добавление древесной муки в PLA значительно увеличивает его жесткость», - говорит Копенхавер, а жесткость - это ключевой фактор для общей эффективности.
«То, чего мы не можем достичь с помощью одних только свойств материала, мы можем учесть с помощью структурного проектирования», - продолжает она. «Плоская стальная пластина может быть достаточной для чего-то, и ее нельзя заменить такой же геометрией PLA, но потенциально можно создать деталь из PLA, которая также справится с этой задачей».
Согласно результатам испытаний, проведенных командой, кассета обладает такой же прочностью, как и типичный сталебетонный пол, а также, по их словам, она биоразлагаема и по ней приятнее ходить.
Немаловажное значение имеет и ее цельная мономатериальная конструкция. В отличие от обычной стальной панели для пола, которая, по словам Копенхавера, состоит из 31 детали и трех материалов, эту панель быстрее изготовить и легче переработать.
«Помимо сокращения выбросов углекислого газа, присущего материалам на биооснове, использование аддитивного производства позволило эффективно разместить конструкционный материал, интегрировав при этом маршруты для механических, электрических и водопроводных систем», — говорит Сероне.
Смесь PLA и древесной муки может быть использована для производства многих видов крупноформатных деталей, изготовленных методом аддитивного производства.
«Что действительно интересно в этом достижении, так это то, что оно приводит к индустриализации самого процесса, который в будущем будет применим во всех типологиях и масштабах, создавая более эффективные возможности для строительства», - говорит основатель SHoP Кристофер Шарплз.