Suuressa mittakaavassa 3D-tulostettu puukuitu : Ekologisuus ja arkkitehtoniset mahdollisuudet

Abstract

Tässä kandidaatintyössä käsittelen puukuidun 3D-tulostamisen ekologisuutta ja arkkitehtonisia mahdollisuuksia. Betonista on jo valmistettu taloja 3D-tulostamalla, mutta puukuidun 3D-tulostaminen on rakennusteollisuudessa vasta kokeilun asteella. Betoniin verrattuna puukuituisilla 3D-tulostusmateriaaleilla on monia etuja. Puukuidusta voidaan esimerkiksi valmistaa kevyempiä rakenteita, se on ekologisempaa ja 3D-tulostettua puukomposiittia on helpompi jälkikäsitellä esimerkiksi hiomalla tai leikkaamalla. Erityisen hyvin puukuitu soveltuisi elementtirakentamiseen, sisäarkkitehtuuriin tai näyttäviksi tilallisiksi koristeiksi. Ilmankosteuden ja UV-säteilyn on havaittu heikentävän puukuituisia 3D-tulosteita, joten ne ovat herkkiä ulko-olosuhteille. Tutkimuksia ulkoilmansietokyvyn parantamiseksi on meneillään ja esimerkiksi erilaisia pintakäsittelyvaihtoehtoja tutkitaan.

Tämänhetkiset puukuituiset 3D-tulostusmateriaalit sisältävät lähes poikkeuksetta aina muovia eli ovat näin ollen puukomposiittia. Muovi on yleisimmin biohajoavaa muovia, jonka raaka-aine voidaan ottaa jätemuovista kierrättämällä. Tulosteen puukuitumateriaali saadaan esimerkiksi puu- ja paperiteollisuuden jätevirroista. Verrattuna kokonaan muovisiin 3D-tulostusmateriaaleihin, puukuidun lisääminen muovin sekaan nopeuttaa sen biohajoavuut-ta, tekee siitä ekologisempaa ja sillä on myös pienissä määrin käytettynä vahvuutta parantavia ominaisuuksia. Myös täysin muovittomia puisia 3D-tulostusmateriaaleja on kehitteillä, mutta tällä hetkellä ne ovat todella pieniä eivätkä vielä sovellu rakennusteollisuuden käyttöön.

3D-tulostaminen on uusi teknologian ala, jolle vasta etsitään käyttömahdollisuuksia rakennusteollisuudessa. Sen koko potentiaalia ei kuitenkaan ole vielä saatu käyttöön. Tähänastiset 3D-tulostamalla toteutetut rakennukset ja rakenteet ovat vielä mukailleet pitkälti perinteisiä rakennusmenetelmiä. 3D-tulostamalla pystytään valmistamaan vapaamuotoisia kappaleita ja haastavia geometrioita ilman perinteisiä työkaluja. Koska 3D-tulostettu tuote valmistetaan automaattisesti materiaalia lisäämällä ja ilman muotteja, hukkamateriaalia syntyy huomattavasti vähemmän kuin perinteisissä rakennusmenetelmissä. Myös materiaali- ja työvoimakustannukset pienenevät. Kyseessä on uusi teknologia-ala, joka kehittyy koko ajan, ja jolle etsitään jatkuvasti uusia käyttötarkoituksia.