Betooni printimine ei ole enam tulevik – Kiili Betoon tõi selle igapäevasesse tootmisse

Plastikust esemete 3D-printimise võimalikkus on tänaseks juba tuttav, kuigi alles 10 aastat tagasi imestasime selle üle veel kõik. Võtmehoidjate ja teiste väiksemate esemete nullist loomine toimub ülikiirelt, lausa mõnekümne minutiga, lillevaas valmib aga paari tunniga. Kogu protsessi on võimalik sealjuures reaalajas jälgida ka mobiiliekraanilt. Nüüd on tehnoloogia areng jõudnud nii kaugele, et suudame reaalselt printida ka betooni, ja see avab kogu valdkonnale täiesti uued võimalused.

Kuidas käib betooni 3D-printimine?

Betooni 3D-printimise tehnoloogia töötab põhimõtteliselt vastupidisel loogikal kui CNC-pink. Kui CNC-pink eemaldab materjali, et saavutada soovitud kuju, siis siin lisatakse materjali kihthaaval täpselt sinna, kuhu vaja. Töö teeb inimkäe asemel ära robot, kes tegutseb väsimata ja kordades kiiremini ning lähtub arvutis eelnevalt loodud mudelist. Printimiseks kasutatakse spetsiaalset betoonisegu, mis on piisavalt voolav, aga samal ajal ka piisavalt püsiv, et ise vormi hoida.

Kõlab ju lihtsalt? Eks kõik tundubki võimatu täpselt nii kaua, kuni see võimalikuks saab, ja siis ongi lihtne. Selleks, et me täna mõne uue tehnilise võimaluse üle rõõmustada saaksime, on teadlased tegelikult aastaid tööd teinud. Betooni 3D-printimise tehnoloogia arendamise eesotsas on seisnud peamiselt Holland ja Saksamaa, kus ülikoolide ja tootjate koostöö tulemusena on tänaseks välja töötatud nii printimismeetodid kui ka spetsiaalsed betoonisegud. Üks valdkonna uuenduste eestvedajaid on ka Eesti turul tuntud tootja Saint-Gobain / Weber, kelle kaudu jõuavad lahendused Eestisse.

Uus tehnoloogia kaotab betooni valamiseks vajaliku vormi

Mida see tegelikult tähendab?

Uue betooni töötlemise tehnoloogia kasutuselevõtt tähendab sisuliselt kogu tootmisprotsessi muutumist. Traditsiooniliselt toimus betoontoote valmistamine nii, et iga uue erikujulise toote jaoks tuli esmalt tellida metallvorm. See omakorda eeldas vajalike tehniliste jooniste koostamist, mille järgi vorm valmis tehti. Mõlemad olid juba iseenesest piisavalt aeganõudvad ja kulukad etapid, mis tuli läbida enne, kui tootmisega üldse alustada sai.

Kui metallvorm oli olemas, võis tootmisega pihta hakata. Selleks täideti vorm betooniseguga, oodati selle kivistumist, eemaldati vorm ning oodatud lõpptulemus oligi lõpuks käes. Aga juhul, kui kliendil oli soovi toote juures vähegi midagi muuta, näiteks kuju või suurust, tähendas see uue vormi valmistamist koos sinna juurde kuuluva eeltöö ning raha- ja ajakuluga. Tootmistsükkel ise oli muidugi järele proovitud ja toimiv, aga täpselt sama jäik nagu betoon ise.

Kiili Betooni tegevjuhi Martti Lukki sõnul viib betooni 3D-printimise võimalikuks saamine kogu ettevõtte tootmisprotsessi täiesti uude ajastusse, mille tegelikud võimalused selguvad alles aja jooksul. Betooni 3D-printimise puhul ei ole küsimus üksnes kiiremas tootmises, vaid kogu tootmisprotsessi senise loogika muutumises. Varem määras vormi hind selle, mida üldse oli mõtet toota. Paljud põnevad ideed jäid teostamata, sest need olid lihtsalt ebamõistlikult kallid. Nüüd saab lähtuda digitaalsest mudelist ja selle põhjal soovitud lahenduse valmistada.

Printer ei vaja valuvorme. Töö saab alata kohe, kui digitaalne mudel ja vajalikud tootmisseadistused on olemas. Kiili Betoon kasutab täna betoonesemete tootmisel printerit, mille tööala on 4 × 8 meetrit. Protsess ise on lihtne. Printeri alusele asetatakse kaubaalus ja masin prindib sinna kliendi valitud toote.

Võrdlusena varasema tootmisega toob Martti kohe välja kümne suuremõõtmelise lillekonteineri ehk vaasi valmistamise, mis võttis varem aega nädalaid või isegi kuid. Täna tehakse selline maht valmis ühe päevaga.

Samas ei tähenda uus tehnoloogia, et kõik senised põhimõtted kaovad. Kui räägitakse kandvatest konstruktsioonidest, on oluline roll endiselt armatuuril. Betoon talub hästi survet, kuid on tõmbepingele nõrk, mistõttu vajavad ka 3D-prinditud seinad ja plaadid vajaduse korral tugevdust. Erinevus seisneb selles, et armatuuri ei paigaldata enam ilmtingimata tavapärasel viisil. Sageli prinditakse konstruktsioone nii, et nende sisse jäetakse ruum, kuhu armatuur hiljem lisada, või kombineeritakse printimine ja valamine üheks tervikuks. Nii on 3D-betooni printimisest välja kujunemas pigem hübriidlahendus, kus uus tehnoloogia täiendab olemasolevaid ehituspõhimõtteid.

Mida saab printida?

Betoontoodete valik, mida saab 3D-printida, on lai. Valmistada saab konteinerhaljastuse potte, pinke, välimööblit, trepielemente, astme- ja sillutusplaate, aiaposte, tänavasilte ja palju muud.

Uue tehnoloogia eelised tulevad eriti hästi esile siis, kui mängu tulevad kirjad, logod ja muud erikujulised detailid. Varem Kiili Betoon selliseid lahendusi enamasti vältis, sest iga detail tähendas eraldi vormi ja käsitööd. Nüüd saab sama tulemuse saavutada otse printides, ilma et detailirohkus tähendaks automaatselt suuremat kulu.

Lisaks võimaldab uus tehnoloogia siduda betoonelemente tootmise käigus ka teiste materjalidega. Martti toob näiteks linnaruumis kasutatavad prügikastid, mille valmistamisel asetatakse esmalt paika metallist alusrõngas ning betoonosa prinditakse otse selle peale. Kui varem oleks selline lahendus olnud ajamahukas ja keerukas, siis nüüd saab kümme sellist prügikasti valmis ühe päevaga.

Kergem toode, väiksem materjalikulu

Üks 3D-printimise oluline eelis on võimalus materjali säästa. Kuna enam ei ole tingimata vaja valada kogu vormi betooni täis, saab konstruktsioonid vajadusel printida seest õõnsana ning kasutada materjali ainult seal, kus seda päriselt vaja on. Näiteks ringpingi puhul väheneb betoonikulu ligikaudu kolmandiku võrra, mis tähendab, et toode on kergem, lihtsamini transporditav ja väiksema materjalikuluga.

Traditsioonilised betoontooted on rasked ja nende vedamine objektile on tihti korralik ettevõtmine, sest see eeldab tavaliselt spetsiaalset transporti ja sõltuvalt tootest ka tõstemehhanisme. Martti sõnul saavad mõne uue prinditud toote puhul juba kaks meest oma jõuga hästi hakkama.

Kaal ei ole oluline ainult transpordis. Näiteks tuli ühe projekti puhul Tallinna Kalaranna piirkonna kortermajade õuealal arvestada maa-aluse parkla kandvusega, mille kohale olid planeeritud nii sillutis, puud, taimed kui ka konteinerhaljastus. Kiili Betooni suured konteinerid ja pingid pidid olema võimalikult kerged, aga samal ajal vastama projektis ette nähtud visioonile.

Martti meenutab, et vana meetodi puhul nõudis see töö omajagu nuputamist, enne kui tehniline pool paika sai, ning seejärel ka aega, et lahendus teoks teha. 3D-printimine võimaldab kaalu optimeerida juba disainifaasis ja kavandada konstruktsiooni digitaalses mudelis algusest peale seest õõnsana. See tähendab suurt aja- ja ressursisäästu ning muudab tootmise märksa lihtsamaks.

Tootmise paindlikkus avab uusi võimalusi nii arhitektidele kui ka disaineritele

3D-printimise abil ei tähenda ühe betoontoote suuruse muutmine või mõne väikese detaili lisamine enam tingimata lisakulu.

Klassikalise vormiga toodetud elemendi muutmine, milleks võib olla näiteks standardmõõdus konteinervaasi tegemine 10 cm võrra väiksemaks, eeldab uut tehnilist joonist ja vormi, mis loomulikult maksab. Printimise puhul on vaja teha ainult väike muudatus digitaalses mudelis ja töö võibki alata. Sama toodet on võimalik skaleerida, kohandada ja varieerida ilma märkimisväärse lisakuluta, kui muudatus ei nõua konstruktsiooni või tootmisprotsessi põhjalikumat ümbertegemist.

See on uus võimalus nii arhitektidele kui ka disaineritele, kes soovivad näiteks pakkuda seeriatooteid, mida saab kohandada vastavalt erineva suurusega hoovidele või terrassidele, lisada tellijate logosid või luua muid erilahendusi.

Räägime ka piiridest: prinditud pind on ikkagi prinditud pind

Traditsiooniliste metallvormidega tootmisel on võimalik mängida paljude erinevate pinnaviimistluse võimalustega. Valida saab näiteks sileda, reljeefse või muul moel varieeritud lõpptulemuse vahel. Printeriga jääb pinnale kihiline muster, sest betoon paigaldatakse kihtidena ning printimisjooned jäävad nähtavaks. Nende ilmet saab mõjutada muu hulgas joone paksusega, kuid tavapärase valubetooni siledat pinda ei saa samal viisil otse printerist.

See on praegu meie käsutuses oleva tehnoloogia piir, mida ei pea ilmtingimata puudusena nägema. Miks mitte suhtuda sellesse kui kaasaegset arhitektuuri iseloomustavasse mustrisse, mis peegeldabki tehnoloogia enda olemust, nagu näiteks nähtav kihistus savinõudel või puidutekstuuri jälg betoonpinnal.

Küll aga plaanivad nad Martti sõnul Kiili Betoonis varsti katsetada ka printtoodete pealispinna freesimist, mis võiks anda pinnaviimistlusele juurde uusi võimalusi.

Kiili Betoon toob uue tehnoloogia igapäevasesse kasutusse tavahinnaga

Areng toimub sageli samal põhimõttel. See, mis täna on uudis, on homme standard. Esimesed betoonmajad on maailmas juba prinditud ja mitte mudelina, vaid inimesed elavadki päriselt sellistes. Prinditud sillad, müürid ja erinevad arhitektuursed detailid on samuti juba olemas.

Kiili Betooni eesmärk ei ole pakkuda betoontoodete printimist nišitoote ega premium-võimalusena. Martti Lukki rõhutab selgelt, et nende fookus on tavahinnal. Tootmise efektiivsus ise loob väärtuse nii tootja kui ka kliendi jaoks. Paljud uued tehnoloogiad jõuavad turule kalli ja kättesaamatuna ning muutuvad taskukohaseks alles aastaid hiljem. Kiili Betoon toob uue tehnoloogia kohe täiesti tavaliste toodete ja hindadega igapäevasesse kasutusse.

Tarbija jaoks tähendab see eelkõige suuremat valikuvabadust. Betoontooteid saab valmistada kiiremini ja kohandada täpsemalt konkreetse projekti vajadustele. Samuti on võimalik vähendada materjalikulu ja toodete kaalu ning teostada lahendusi, mis oleksid traditsioonilise tootmismeetodiga olnud liiga keerukad või kulukad.

Tulevik ei saabu alati suure tähelepanu saatel. Mõnikord asendatakse lihtsalt üks kaubaalus teisega ja masin hakkab printima. Tegemist on tegelikult väga suure muutusega, mis on jõudnud Eesti tööstusesse ja mida märgatakse võib-olla alles siis, kui uued lahendused hakkavad üha enam silma paistma linnaruumis ja meie igapäevases elukeskkonnas.