Du följer nu ämnet: STOCKHOLMS STAD (sparas i Mitt DN)
Vetenskap

Här är roboten som skriver ut en hel byggnad

02:02. Här är roboten som bygger hus med hjälp av 3D-skrivare.

Den största och snabbaste 3D-utskriften hittills visar hur framtidens hus kan konstrueras: på plats av robotar, med sand, jord, grus eller is från platsen som byggmaterial. Det blir möjligt att bygga i katastrofområden, i öknar eller på andra planeter.

Den stora maskinen rullar ut på planen, och munstycket i änden på robotarmen börjar spruta ut isoleringsskum på marken. Armen svänger runt, och sakta, lager för lager, byggs väggarna upp.

Efter lite mer än 13 timmars arbete är konstruktionen klar: en 3,7 meter hög rund byggnad med en diameter på 14,6 meter, med väggar som är starka nog att hålla för en människa att stå på.

– Vi ville visa att det går, och att detta är något som är möjligt att använda på byggarbetsplatser redan nu. Så vitt vi vet är detta den största och snabbaste 3D-utskriften som har gjorts, säger Steven Keating, nybliven doktor i maskinteknik vid Massachusetts Institute of Technology, MIT, i Boston i USA.

Byggnadens väggar är dubbla, och mellanrummet mellan dem kan fyllas med betong.

– Roboten skriver ut en form för betongen av isoleringsskummet. Det är tänkt att formen ska sitta kvar. Isolerad betong har använts på byggen i 30, 40 år. Det nya är att vi nu kan göra samma sak med digital teknik, säger Steven Keating.

Han och hans medarbetare publicerar en artikel om byggroboten i veckans nummer av tidskriften Science Robotics. Förutom att demonstrera en robot som är användbar redan nu visar forskarna också hur byggen skulle kunna se ut i framtiden.

– Vår robot kan hämta material från själva byggplatsen att använda i 3D-skrivaren, säger Steven Keating.

Inspirationen kommer från biologin.

– I dag måste vi bryta material i en gruva någonstans på jorden, sedan transportera till fabriker och sedan ut till byggen. Ett träd som växer består till 99 procent av material det tar från själva luften omkring sig, säger Steven Keating.

Jord, grus, sand och även snö och is kan roboten hämta upp och bygga med.

– Is och snö skulle kunna bli användbart om vi till exempel vill bygga på månen eller Mars. Nasa är mycket intresserade, särskilt som is ger bra skydd mot radioaktivitet, säger Steven Keating.

Roboten drivs av batterier och solpaneler. Steven Keating ser många möjligheter.

– Det långsiktiga målet är att vi bara ska kunna trycka på en knapp, och skicka ut roboten i Arktis, i öknen eller i katastrofområden som i Fukushima för att själv konstruera byggnader, säger han.

Arkitekter använder digitala verktyg för att rita byggnader sedan länge, men själva byggnadsarbetet är fortfarande manuellt.

– Byggen är några av de mest farliga och personalintensiva arbetsplatser som finns. I stort sett alla går över budget och håller inte tiden. Det krävs så mycket logistik och koordination, men maskiner står ändå oanvända under stora delar av tiden, säger Steven Keating.

Ny teknik har revolutionerat byggområdet de senaste tio åren, menar Russell Loveridge, som är verkställande direktör för Schweiz nationella centrum för forskning om digital tillverkning, NCCR, vars mål är att utveckla och införliva digital teknik inom arkitekturen.

– En robot är en universell maskin, och det är det som gör den unik. Tidigare hade vi en specialmaskin för varje uppgift. När vi ville göra något annat fick vi använda en helt annan maskin. Med en robot byter vi bara ut handen i änden på robotarmen, säger han.

Än så länge handlar det framför allt om att använda robotar för tillverkning inne på fabriker.

– Maskiner tycker inte om att vara ute i det fria, med väder och vind. Och de är inte speciellt bra på att arbeta tillsammans med människor, säger Russell Loveridge.

Nu kan vi vänta oss stora förändringar för byggbranschen, menar han.

– Detta är en intressant tid. Kostnaden för datorberäkningar har sjunkit så mycket att vi kan sätta in all datorkraft vi behöver. Samtidigt har sensorerna blivit så mycket bättre. Maskinerna kan bli medvetna om människorna omkring sig, så att de inte stör varandra ute på byggarbetsplatsen, säger han.

c: Vi ville visa att det går, och att detta är något som är möjligt att använda på byggarbetsplatser redan nu. Steven Keating, Massachusetts Institute of Technology, MIT, i Boston i USA

Även Robert Stuart-Smith, professor vid institutionen för arkitektur vid University of Pennsylvania i Philadelphia i USA, och hans medarbetare Vijay Pawar vid institutionen för datavetenskap vid University College London ser att tekniken öppnar helt nya möjligheter.

– Vi kommer att få omdefiniera vad en byggnad är. En traditionell byggnad är gjord av fasta material, fix och färdig och konstruerad för att hålla i mellan 15 och 35 år, säger Robert Stuart-Smith.

– På lång sikt kan vi se hus som är fullt uppkopplade och hela tiden känner av temperatur och ljus och annan information som går att använda på intressanta sätt. Husen kan också anpassa sig efter sina invånare, och förändras för att möta nya behov som uppstår när människorna blir äldre, säger Vijay Pawar.

Dörröppningar kan bli bredare, och korridorer och trappor lättare att ta sig fram i.

– Huset kan också hjälpa till med matlagningen, eller slå larm om hälsoproblem eller om någon har ramlat och skadat sig, så att de inte blir liggande ensamma för länge, säger Robert Stuart-Smith.

Men redan nu kan tekniken underlätta byggarbetet.

– Med 3D-skrivare kan vi göra flera saker samtidigt, som att lägga in elektriska ledningar inuti väggar av plast och metall redan när de byggs, säger Robert Stuart-Smith.

Framför allt kan vi bygga hus som är anpassade till platsen och till människors egna önskemål och behov.

– Vi kommer att lämna den generiska massproduktionen av likadana hus. Hur byggnation går till kommer att se mycket annorlunda ut om fem eller tio år, säger Vijay Pawar.

Russell Loveridge i Schweiz tror att det kommer att dröja mer än tio år innan robotar tar över på byggarbetsplatserna.

– Ett bygge är en kaotisk miljö, och att programmera robotar för att klara av det är en utmaning. Människor är fantastiska på att lösa problem intuitivt, och blir snabbt medvetna om något inte riktigt är som det ska, som att en yta inte är helt plan. Om vinden blåser omkull saker under natten märker människorna det på en gång. En robot kan bara upptäcka det om vi programmerat den för att göra det, säger han.

Robotar med 3D-skrivare är ändå framtiden för byggbranschen, menar Steven Keating, inte minst för att det blir billigare.

– Med en 3D-skrivare påverkar inte formen på byggnaden kostnaden alls, bara mängden material, säger han.

Han väntar sig städer och byggnader som är mer i harmoni med sin omgivning.

– I dag är hus vanligen fyrkantiga klossar som liknar varandra överallt. I naturen är allt anpassat efter miljön. Träd och växter ser väldigt olika ut på en strand, i en skog eller på en bergsbrant, säger Steven Keating.

Foto: Keating et al

Foto: MIT-forskarna har konstruerat en robot som kan skapa byggnader med en 3D-skrivare ute på byggarbetsplatser, av många olika material. Här börjar roboten skriva ut ett hus av vanligt isoleringsskum.

Foto: Keating et al

Foto: Lager för lager byggs väggarna upp. Roboten skriver ut dubbla väggar som fungerar som en form, där hålrummet mellan dem senare kan fyllas med betong för en hållbarare byggnad.

Foto: Keating et al

Foto: Huset har en diameter på över 14 meter. Roboten behöver mindre än 13 och en halv timme för att skriva ut de 3,7 meter höga väggarna.

Foto: Keating et al.

Foto: Väggarna i den färdiga byggnaden är så starka att de håller för en människa att stå på, även utan betong. Roboten kan också skriva ut horisontella hyllor och andra strukturer.

Foto i text: Keating et al

 

Så här jobbar DN med kvalitetsjournalistik: uppgifter som publiceras ska vara sanna och relevanta. Rykten räcker inte. Vi strävar efter förstahandskällor och att vara på plats där det händer. Trovärdighet och opartiskhet är centrala värden för vår nyhetsjournalistik. Läs mer här.