Nauka

3 Domy

Era automatycznego budownictwa

Druk 3D umożliwi postawienie baz w kosmosie z miejscowych surowców. Druk 3D umożliwi postawienie baz w kosmosie z miejscowych surowców. NASA
Nadchodzi nowa rewolucja. Rewolucja przemysłowa 2.0 lub dokładniej 3D – zamiast budować domy, będziemy je drukować, także na Marsie.
Domodrukarka skróci czas budowy, zmniejszy jej koszty i pozwoli na uzyskanie niezwykłych kształtów wznoszonych obiektów.materiały prasowe Domodrukarka skróci czas budowy, zmniejszy jej koszty i pozwoli na uzyskanie niezwykłych kształtów wznoszonych obiektów.

Budowlańcy śmiali się ze mnie, gdy im opowiadałem, że będę drukował domy – wspomina Behrokh Khoshnevis, profesor University of Southern California, gdzie kieruje Centrum Technologii Szybkiej Zautomatyzowanej Produkcji (CRAFT). Przyjechał do Stanów Zjednoczonych z Iranu w 1978 r. Gdy w jego kraju wybuchła rewolucja Chomeiniego, postanowił zostać na Zachodzie, by wziąć udział w innej rewolucji. – Zawsze interesowałem się wytwarzaniem rzeczy, na początku lat 80. zobaczyłem pierwsze próby produkowania obiektów metodą additive manufacturing, czyli druku trójwymiarowego, polegającego na precyzyjnym nakładaniu kolejnych warstw materiału aż do uzyskania gotowego przedmiotu.

To sposób odwrotny do stosowanych powszechnie technik frezowania, czyli przemysłowego rzeźbienia, gdzie elementy powstają poprzez zdejmowanie zbędnych warstw. Druk 3D umożliwia uzyskiwanie kształtów, jakich nie da się osiągnąć na frezarce lub techniką odlewania. Inżynierowie NASA, amerykańskiej Agencji Badań Kosmicznych, testują nowy silnik rakietowy z wtryskiem paliwa złożonym z dwóch „wydrukowanych” elementów. Zbudowanie podobnego podzespołu tradycyjnymi metodami wymagało użycia 115 części.

Problem precyzji

Druk 3D to mniej części, mniejsze ryzyko awarii, a także znaczna oszczędność wyjściowego materiału oraz możliwość tworzenia kształtów nie do uzyskania w inny sposób. Nic dziwnego, że nowa metoda stosowana jest powszechnie w przemyśle lotniczym – najnowszy amerykański myśliwiec F-35 może mieć nawet 900 „wydrukowanych” podzespołów, pasażerski Boeing 787 Dreamliner – około 30.

Technika ta nadaje się doskonale do wytwarzania obiektów o unikatowych własnościach i dużej wartości, ale jest zupełnie bezużyteczna w przypadku produkcji masowej: – Największy mankament druku 3D to czas potrzebny na wyprodukowanie gotowego elementu – stwierdza Khoshnevis. Automat sterowany komputerem nakłada kolejne warstwy materiału konstrukcyjnego – im większa wymagana precyzja, tym muszą być cieńsze, a proces może ciągnąć się godzinami. To właśnie ten mankament nie daje od lat spać uczonemu z Kalifornii. – Jak drukować duże obiekty w czasie krótszym od nieskończoności? Jedyny sposób to nakładanie grubszych warstw, problem w tym, że wówczas traci się na jakości powierzchni – Khoshnevis wspomina pierwsze takie próby.

Potem, jak u Hitchcocka, nadeszło trzęsienie ziemi, które dotknęło Los Angeles, uszkadzając wiele budynków – także dom Khoshnevisa. Podczas naprawiania szkód nadeszło olśnienie – wypełniając pęknięcia gipsem, zrozumiał, że właściwe narzędzie trzyma w ręce. Budowlańcy od setek lat wyrównują powierzchnie ścian szpachlami, czas, by zaopatrzyć w podobny przyrząd maszynę. Jeden pomysł zainicjował kolejne – czy w takim razie nie dałoby się po prostu drukować całych domów?

Szaleństwo? Khoshnevis tłumaczył w Warszawie podczas wykładu na festiwalu „Przemiany” w Centrum Nauki Kopernik, dlaczego nie zraził go początkowy sceptycyzm branży budowlanej: – Już niemal wszystko produkują automaty – ubrania, buty, urządzenia elektroniczne powstają przy coraz mniejszym zaangażowaniu pracy ludzkiej. Niemal w pełni zautomatyzowana jest produkcja samochodów, a wymaga ona niezwykłej precyzji. W porównaniu z samochodem budowa domu wydaje się prosta. Tylko nikt jeszcze nie wpadł na pomysł automatyzacji budownictwa.

Dla irańsko-amerykańskiego uczonego zaczęła się przygoda życia – wszystkie argumenty przemawiały za tym, że ma rację. To znaczy, że można budować domy techniką druku 3D. „Druk” budynku o powierzchni 200 m kw. potrwa niespełna dobę. Wraz z oszczędnością czasu pojawią się inne korzyści: automatyzacja oznacza mniej wypadków, a branża budowlana należy do najbardziej niebezpiecznych – tylko w Stanach Zjednoczonych każdego roku na placach budów ginie do 10 tys. pracowników, a 400 tys. odnosi rany. Krótszy czas budowy to mniejsze koszty – skraca się okres kredytowania budowy, oszczędności wynikają też z mniejszego zużycia materiałów. Technologia druku 3D umożliwia uzyskiwanie kształtów budynków, jakie wcześniej były poza zasięgiem tradycyjnej techniki budowlanej. A mimo swej awangardowości doskonale się nadaje, ze względu na niskie koszty i niewielką obsługę ludzką, do zastosowania w obszarach biedy i katastrof naturalnych, np. podczas odbudowy domów zniszczonych podczas trzęsienia ziemi.

By tę wizję przybliżyć, należy „jedynie” pokonać problemy techniczne. – Najtrudniejszy jest sam druk ścian. Najlepszym materiałem konstrukcyjnym jest beton. Niestety, jest niezwykle kapryśny – ma żrące właściwości, jego składniki potrafią się rozdzielać podczas przepływu przez dyszę, a gdy w niej zastygnie, nic już nie da się zrobić. Khoshnevis zjeździł cały świat i odwiedził wszystkich największych producentów cementu. Ucząc się tajników chemii budowlanej z najlepszych źródeł, doskonalił swoją domodrukarkę. – Rozwiązując kolejne problemy, dokonałem kilku wynalazków, m.in. skonstruowałem zawór bez ruchomych części.

W nowe tysiąclecie wkroczył z gotowym prototypem domodrukarki, która zachwyciła nawet Niemców i doczekała się prezentacji w tygodniku „Der Spiegel”. Potem jednak przyszedł kryzys, który dotknął głównie branżę budowlaną. Strumień pieniędzy na dalsze prace wysechł, Khoshnevis zamiast się załamać, postanowił podnieść poprzeczkę. Skoro na razie trudno drukować domy na ziemi, zacznijmy je budować w kosmosie – z tą ideą zgłosił się do NASA.

Domodruk na Marsie

Jeśli poważnie myśleć o eksploracji kosmosu, to w końcu trzeba będzie wybudować bazy na Księżycu i Marsie. Trudno jednak sobie wyobrazić wożenie materiałów budowlanych z Ziemi, przewiezienie jednej cegły kosztowałoby setki tysięcy dolarów. Lepiej zawieźć maszynę, która wydrukuje obiekty z surowców dostępnych na miejscu. Żeby uniknąć oskarżeń o fantazjowanie, Khoshnevis zdobył kawałek gruntu księżycowego, by zbadać jego budowlany potencjał. Rezultaty okazały się na tyle obiecujące, że NASA podjęła współpracę.

Uczony zdaje sobie sprawę, że najprawdopodobniej nigdy nie zobaczy baz wybudowanych jego metodą na Księżycu. Nie o to przecież chodzi, przekonuje i powtarza: sięgając gwiazd, łatwiej dostrzec rozwiązania, które zmienią życie na Ziemi. A ponieważ kryzys się kończy, Khoshnevis rusza z nową ofensywą, tym razem już jako przedsiębiorca i twórca firmy, która będzie sprzedawać technologię druku domów. I żałuje tylko, że nie zdecydował się na własny biznes 10 lat wcześniej.

W istocie jednak chodzi nie o biznes, lecz o to, by zmieniać świat. Przekonuje, że każdy człowiek ma potencjał Leonardo da Vinci, Einsteina, Edisona, tylko nie ma szans na jego wykorzystanie. – Gdyby gigantyczne środki, jakie idą na rozwój technologii zabijania, przeznaczyć na pożyteczne cele, większość problemów ludzkości byłaby rozwiązana, a na Księżycu i Marsie dawno kwitłoby życie – twierdzi Khoshnevis.

Być może jest marzycielem, ale nie szaleńcem – za jego ideami stoją konkretne wynalazki, projekty, prototypy. Co ważniejsze, nie jest sam. Pomysł drukowania domów rozwijają inni inżynierowie i architekci, rywalizacja o to, kto wybuduje pierwszy prawdziwy budynek, nabiera tempa. Holenderska grupa architektoniczna DUS Architects skonstruowała maszynę KamerMaker, która ma drukować domy z plastiku. Gdy Khoshnevis zaczynał swe prace, technologie wytwarzania metodą druku trójwymiarowego były jeszcze w powijakach, zajmowali się nimi albo akademicy, albo bogate firmy sektora najbardziej zaawansowanych technologii.

Dziś prostą drukarkę 3D można kupić na Allegro za 2 tys. zł. Nie wydrukuje jednak domu ani samochodu. Po co więc komu takie urządzenie? Podobne pytanie o komputery osobiste zadał w 1977 r. Ken Olson, szef wielkiego wówczas koncernu komputerowego Digital Equipment. W tym samym roku Steve Jobs ze Steve’em Wozniakiem pokazali światu Apple II, pierwszy komputer osobisty, który odniósł komercyjny sukces. Firma Olsona już od dawna nie istnieje, komputery osobiste zmieniły świat, a firma Apple, która do tej rewolucji walnie się przyczyniła, jest dziś najcenniejszą marką świata.

Dzisiejsi wizjonerzy – jak Behrokh Khoshnevis, Neil Gershenfeld kierujący Laboratorium Bitów i Atomów w Massachusetts Institute of Technology czy Chris Anderson, redaktor naczelny „Wired”, kultowego magazynu dla entuzjastów cyfrowego świata – przekonują, że pora na kolejny etap przekazywania mocy w ręce ludzi. Uzbrojeni w komputery osobiste i Internet zyskali dostęp do wiedzy i informacji, które wcześniej kontrolowały instytucje państwa i korporacje. Teraz nowe technologie produkcji dają zwykłym ludziom władzę nad materią.

Nie chodzi o powrót do średniowiecza w wersji high-tech, gdzie każdy będzie sam sobie wszystko produkować, tylko o przemianę wyobraźni. Wyobraźnia społeczeństwa masowego została ukształtowana przez system masowej taniej produkcji dóbr, który wymagał koncentracji kapitału w wielkich korporacjach i koncentracji władzy politycznej w strukturach państwa narodowego. Logikę tej koncentracji wzmagała infrastruktura: system energetyczny oparty na dużych źródłach energii i system obiegu informacji oparty na kontroli mediów przez państwo i korporacje. Kontynuacją tej logiki był proces globalizacji.

Ten system działał, bo wydawało się, że nie ma innej możliwości. Aż nadszedł kryzys i wyzwolił falę niewygodnych pytań. W odpowiedzi na nie ujawniła się alternatywa pokazująca, że można inaczej ustawić system społeczno-gospodarczy i oprzeć go na bardziej demokratycznym, zdecentralizowanym modelu. Jego podstawą będzie produkcja energii przez różnorodne i rozproszone źródła, mikrowytwarzanie dóbr blisko rynków zbytu, rozproszony system wymiany wiedzy i informacji.

Brzmi jak utopia, jest to jednak utopia realistyczna, bo nie istnieją bariery techniczne uniemożliwiające jej urzeczywistnienie. Co więc blokuje upowszechnienie takich pomysłów, jak tania i szybka budowa domów metodą Khoshnevisa? Z jednej strony opór establishmentu, który boi się zmian. Z drugiej – uzasadnione obawy przed nieoczekiwanymi konsekwencjami zastosowania nowych technologii – automatyzacja budownictwa oznacza także mniej miejsc pracy. A przecież budownictwo to jeden z ostatnich sektorów gospodarki dających zatrudnienie mężczyznom o niższym wykształceniu, którzy nie mają szans na pracę gdzie indziej.

Ziemia to nie Mars

Widać więc wyraźnie, że sukces rewolucji przemysłowej 2.0 wcale nie jest przesądzony i w najmniejszym stopniu zależy od technologii. Pilnie potrzebne są innowacje społeczne i kulturowe, w wyniku których powstaną rozwiązania instytucjonalne i normy, umożliwiające wykorzystanie nowego potencjału technologicznego. Od wynalazku maszyny parowej do wynalazku państwa opiekuńczego upłynęło niemal sto lat, wypełnionych często krwawymi walkami między siłami postępu, siłami starego ładu i tymi, których zarówno postęp, jak i stary ład krzywdził.

Mądrzejsi o tę historię być może zdołamy uniknąć jej powtórzenia. Nie liczmy jednak, że rozwiązanie wymyślą automaty, a architekturę nowego społeczeństwa da się wydrukować. Ziemia to nie Mars. I właśnie to wyzwanie, wykraczające daleko poza technologię, jest najciekawsze i godne ukrytego w nas wszystkich potencjału Einsteinów i Edisonów. Chyba wielu takich ludzi było na festiwalu „Przemiany” w Centrum Nauki Kopernik – z uwagą przysłuchiwali się Khoshnevisowi i pewnie nabierali apetytu na eksperymentowanie z przyszłością.

Takich miejsc przybywa na świecie i w Polsce – fablabów, medialabów i hackerspace’ów. Dwieście lat temu, na początku rewolucji przemysłowej, w podobny sposób eksperymentowali z rzeczywistością utopiści z falansterów i wyznawcy religii postępu Saint Simona. To oni budowali potem Kanał Sueski, rozwijali system kolei, a ich następcy tworzyli nowe instytucje społeczne. Czy jesteśmy od nich głupsi?

Polityka 41.2013 (2928) z dnia 08.10.2013; Nauka; s. 58
Oryginalny tytuł tekstu: "3 Domy"
Więcej na ten temat
Reklama

Codzienny newsletter „Polityki”. Tylko ważne tematy

Na podany adres wysłaliśmy wiadomość potwierdzającą.
By dokończyć proces sprawdź swoją skrzynkę pocztową i kliknij zawarty w niej link.

Informacja o RODO

Polityka RODO

  • Informujemy, że administratorem danych osobowych jest Polityka Sp. z o.o. SKA z siedzibą w Warszawie 02-309, przy ul. Słupeckiej 6. Przetwarzamy Twoje dane w celu wysyłki newslettera (podstawa przetwarzania danych to konieczność przetwarzania danych w celu realizacji umowy).
  • Twoje dane będą przetwarzane do chwili ew. rezygnacji z otrzymywania newslettera, a po tym czasie mogą być przetwarzane przez okres przedawnienia ewentualnych roszczeń.
  • Podanie przez Ciebie danych jest dobrowolne, ale konieczne do tego, żeby zamówić nasz newsletter.
  • Masz prawo do żądania dostępu do swoich danych osobowych, ich sprostowania, usunięcia lub ograniczenia przetwarzania, a także prawo wniesienia sprzeciwu wobec przetwarzania, a także prawo do przenoszenia swoich danych oraz wniesienia skargi do organu nadzorczego.

Czytaj także

Kraj

Osamotnienie – dżuma współczesności?

Mamy w Polsce 5 mln jednoosobowych gospodarstw domowych. Na razie co czwarte gospodarstwo. W 2035 r. – co trzecie.

Ewa Wilk
08.02.2019
Reklama

Ta strona do poprawnego działania wymaga włączenia mechanizmu "ciasteczek" w przeglądarce.

Powrót na stronę główną