V rozlohou malém Nizozemsku se nachází v rámci EU největší počet menších dřevěných, betonových a ocelových mostů a lávek pro pěší a cyklisty přes nesčetné vodní kanály, toky a průplavy. Není divu, že o první revoluční metodou 3D vytištěný ocelový most projevili zájem právě v Amsterodamu. O takové lávky se od roku 2000 pokoušely skupinky architektů a projektantů už v Eindhovenu, ve španělském Madridu a podle nejnovějších zpráv i v Šanghaji a v Rusku. Tam ovšem zkoušeli přímo na místě, „in situ“, stavět lávky tiskem z betonu, bez bednění. U Eindhovenu šlo o menší, 8 m dlouhou lávku smontovanou společností BAM Infra na pobřežních opěrách z šesti betonových tubusů zvláštního profilu, vyrobených v montážní hale tiskem po vrstvách, na místě pak smontovaných a stažených předpjatými ocelovými lany. Španělská skupina AAOC v Madridu zase vyzkoušela odvážnější cestou nastříkat z betonu po vrstvičkách betonovou lávku nevšedního tvaru s designem stromovité struktury pomocí robotu s tryskami přímo na místě, což ale zabralo dobu dvou měsíců. Se skutečně ambiciózním projektem mostu tištěného z nerezové oceli (přesněji 12 m dlouhé a 6,3 m široké lávky pro pěší a cyklisty) přes rušný kanál Oudezijds Achterburgwal v proslulé čtvrti De Wallen v centru města přišla soukromá nizozemská společnost MX3D už roku 2015. Jeho dokončený, roboticky „natištěný“ prototyp předvedl její hlavní projektant a designér Joris Laarman veřejnosti poprvé na nizozemském designovém týdnu v Eindhovenu koncem října 2018. Jednolitou konstrukci nevšedního tvaru o váze 4,5 t z amsterodamské dílny tam přepravili na trajleru a v současné době je podrobena dalším úpravám, zejména jde o vybavení inteligentními senzory, opět v hale MX3D v Amsterodamu, které prověří pevnost a odolnost její nekonvenční struktury. Nizozemské úřady totiž požadují vysvědčení o bezpečnostním standardu tištěné koncepce, aby povolily usazení mostu na nově upravovaný kanál v centru města a přijaly koncepci jako normu pro „mostařský zázrak“, o který jeví zájem řada nizozemských i zahraničních měst. Zrod prvn ího tišt ěného nerezového most u v hale MX3D Světové mostařství má tisíciletou tradici, tentokrát však poprvé byla předvedena lávka nevšedního trojrozměrného profilu, jaký by dokázaly přímo na místě stavby podle speciálního softwaru aditivně vyrobit čtyři spolupracující roboty. Laarman se nejprve pokoušel použít některou z již zaběhnutých současných technologií aditivního 3D tisku – buď selektivního laserového tavení SLM, nebo kovového laserové slinování DMLS. Tým vývojářů se však nakonec vzhledem k urychlení výroby a také s ohledem na její bezpečnost ve volném prostředí (s přítomností lidí a k nutné ochraně okolí) rozhodl využít tradičního procesu svařování MIG. V hale MX3D v Amsterodamu svařovací trysky pracovních ramen šestiosých robotů od společnosti ABB naváděly a elektrickým obloukem při teplotě kolem 1 500 °C tavily nerezový drát a jeho kapky nastřikovaly od obou konců mostu na jeho postupně rostoucí struktury. Proces nanášení v prostoru byl řízen a kontrolován softwarem dané konstrukce. Obsahuje povely pro pohyb ramene robotů (vodorovné, svislé, prostorově zakřivené tvary kopírující nejrůznější organické struktury, jakých by se obráběním nedalo dosáhnout) a on-line nastavuje frekvenci impulzů a výšku nanášené vrstvy. Konstrukce v hale MX3D od září 2017 rostla po milimetrech hodinovým výkonem kolem 2 kg za hodinu a její úplné dokončení od nástupních podpěr až po spojení podlažního rámu i vysokých prolamovaných bočnic si vyžádalo téměř šesti měsíců. Do projektu, který se rozběhl metodou „pokus-omyl“, se postupně zapojila vedle softwarové firmy Autodesk a konstruktérské firmy Heijmans i Technická univerzita v Delftu. Aby tištěné mosty odolávaly korozi bez potřeby opakování ochranných nátěrů, rozhodl se tým použít nerezovou ocel, která však vyžaduje velmi náročné svařovací podmínky. „Nakapaný“ povrch ovšem není hladký jako u válcovaného plechu, profilů či trubek, z nichž se mostní konstrukce běžně svařují. I to je ale na větších viditelných plochách vzhledově přijatelné, takže jen v některých místech se konstrukce musí otryskávat nebo dobrušovat. Zvolený postup umožnil dosáhnout dosavadními technologiemi nerealizovatelné křivkové a vlnité tvary i dosud neužívané designérské tvarové zázraky. Tišt ěný most dost ává senzorovo u inteligenci Po dokončení prototypu mostu na jaře 2018 se hala MX3D proměnila v návštěvnické centrum, aby se zejména odborná veřejnost mohla seznámit s problémy i s výhledy této revoluční mostařské technologie, korunující metody tisku velkých objektů in situ. Návštěvníci vysoce hodnotí nevšední tvary mostovky, nástupních ploch a zaoblených bočnic i lehkost struktury, jejíž pevnost ale zaručují skryté čtyři nosníky trubkového profilu. Bezpečnostní parametry takových 3D konstrukcí nyní v hale studují matematici a inženýři z Alan Turing Institute a společnosti Arup, kteří osazují most inteligentní senzorovou sítí. Snímače a počítače v přilehlé laboratoři zaznamenávají chování mostu při řízených pohybech skupin testujících chodců. Data registrují zátěž od počtu přecházejících, měří napětí v klíčových prvcích konstrukce (tahy, tlaky, krut, vibrace, posuny aj.) a poslouží tak k upřesnění výpočtů podobných tištěných konstrukcí i jejich prvků i postup únavy materiálu při různých „výkonech“ a zatíženích mostu. Vyhodnocení pak bude podkladem pro získání povolení k umístění dvojčete mostu na ložiska v plánovaném místě kanálu a otevře nové způsoby výpočtu budoucích 3D tištěných podobných konstrukcí vůbec. Závěrem pak zajistí v oboru jejich trvalou integritu testování a inženýrům pomůže porozumět tomu, jak tištěné kovové konstrukce fungují v průběhu času a měnících se podmínkách různých prostředí, a jak budou stárnout provedení z různých materiálů. K vyšetřování vlastní bezpečnosti rozměrných 3D konstrukcí se nejnověji zapojila i britská Imperial College v Londýně. Joris Laarman nemá obavy ... Sám konstruktér a designér prvního tištěného nerezového mostu při jeho předvedení na designovém týdnu v Eindhovenu sice přiznal, že jejich technologie je zatím podstatně dražší a pomalejší než tradiční stavba nebo výroba mostů, ale po zdokonalení nabídne řadu předností. Tak jako betonové mosty bude možné tisknout bez bednění, ocelové či hliníkové mosty bude možné stavět přímo v místě nebo montovat z tištěných sekcí, pokud půjde o velká rozpětí. 3D tisk umožní použít mnohem subtilnější konstrukci využívající do krajnosti povolenou pevnost jeho prvků. Tu zkontrolují samy počítače, když jim zadáme limitující tvar, jakousi obálku, kterou rozměry mostu musí vyplnit. Laarman dále přiznává: „Nechal jsem se inspirovat přírodními nosnými systémy. V místech největšího působícího zatížení je struktura mostu nejpevnější, postupně se pak odlehčuje prostorovým větvením. 3D technologie dovoluje tisknout tvarově složitější konstrukce vycházející z přírodních struktur a zřejmě o ní budeme v budoucnu hovořit jako o tzv. biomimetice. Bezprecedentním bude výběr volnosti formy. My se zatím snažili sladit předvedenou konstrukci s historickým charakterem našich nizozemských měst. Jiná města kdekoliv na světě si vyberou design v souladu s metaforou svého vývoje i vzhledu.“ Světov á reakce na tisk velkých staveb a konstr ukc í přímo na míst ě Přestože někdy až nadsazené zprávy v populárním tisku informují o neomezených stavebních projektech typu „Číňané vytisknou za 24 hodin deset domů“, „NASA plánuje tisk budov základen z prachu na Marsu i na Měsíci“ nebo vizích o tisku domů z ledu na obou pólech rudé planety, realita roku 2018 ukazuje, že technologie tisku ve stavebnictví (z betonu a malty, nejnověji z oceli a hliníku) teprve hledá cesty, jak nově a lépe realizovat digitální fabrikaci a jak ji topologicky prosadit. Rychle sice přibývají výrobci velkých rámových tiskáren, mobilních 3D tiskáren a 3D tiskáren s robotickou rukou, ale projektanty zatím brzdí základní nedostatky tiskové fabrikace, především pomalá rychlost velkoformátového postupu, horší mechanické a pevnostní vlastnosti tištěných produktů dosud klasicky formovaných konstrukcí a v případě kovových mostů a konstrukcí zatím i podstatně vyšší cena. O tuto oblast se však rychle začínají zajímat vědecká a univerzitní centra podporovaná silnějšími investory a v řadě zemí roste zájem a podpora od státní správy v podobě výhledových programů. Nejdále hodlají jít Spojené arabské emiráty s plánem do roku 2030 stavět tiskem až 25 % nových budov. Rychlý rozvoj 3D technologií ve stavebnictví vyvolá již v polovině 21. století v souladu se čtvrtou průmyslovou revolucí zásadní obrat, který urychlí plánované budování inteligentních měst... Ing. Jan Tůma
