Innowacje w budownictwie

Większość opisanych powyżej innowacji budowlanych jest już dostępna na rynku, a niektóre są w fazie rozwoju lub testowania.

Drony budowlane

Obecnie bezzałogowe maszyny latające są aktywnie wdrażane w wielu obszarach działalności budowlanej. Place budowy wykorzystują już drony, które przenoszą materiały o wadze ponad 200 kg w trudno dostępne miejsca, a także sprzęt budowlany sterowany zdalnie lub za pomocą sztucznej inteligencji.

W 2024 r. HD Hyundai zaprezentowała kilka koncepcji bezzałogowego sprzętu budowlanego sterowanego przez sztuczną inteligencję: 4,5-metrową koparkę Concept-X i buldożer Concept-X2.

Austriacka firma Printstones stworzyła robota budowlanego Baubot, który może frezować i wiercić ściany, wbijać gwoździe, układać cegły, szlifować i malować powierzchnie oraz przenosić ładunki o wadze do 500 kg.

Robot budowlany Baubot

Bezzałogowa geodezja i topografia

Bezzałogowe statki powietrzne do analizy terenu i kontroli pracy, w połączeniu ze specjalnym oprogramowaniem, mogą znacznie zaoszczędzić czas i budżet na zdjęcia lotnicze, tworzenie planów topograficznych i raportów z zakresu wykonanych prac.

Zrobotyzowane planowanie przestrzeni

W 2022 roku firma HP wprowadziła na rynek rozwiązanie SitePrint do zautomatyzowanego, bardzo precyzyjnego układania planów pięter. W połączeniu z tachimetrem ta zrobotyzowana drukarka jest w stanie nakładać makiety cyfrowe z oprogramowania CAD na fundament lub podłogę. 

Roboty wiążące zbrojenie

Istnieją różne typy robotów do wiązania zbrojenia – od niewielkich autonomicznych platform, takich jak HKCRC, po duże mechanizmy szynowe TyBOT, które są w stanie wykonać ponad 1200 wiązań na godzinę. Roboty mogą samodzielnie określać położenie, pozycjonować i wiązać zbrojenie z dużą prędkością.

Zrobotyzowane murarstwo

W 2023 r. australijska firma FBR Limited wprowadziła na rynek pierwszą na świecie mobilną platformę robotyczną do murowania, Hadrian X. Robot ten jest w stanie wznosić konstrukcje ze sztucznych materiałów na podstawie modeli 3D. Urządzenie zostało zaprojektowane do współpracy z murarzami i może zwiększyć produktywność ich pracy nawet 5-krotnie. Hadrian X może układać do 500 bloków na godzinę o maksymalnej wadze 45 kg, podnosząc je na wysokość 10 m.

Innym przykładem zautomatyzowanego systemu murarskiego jest robot oparty na ramieniu KUKA stworzony w laboratorium Wydziału Technologii Budowlanych na Czeskim Uniwersytecie Technicznym. W przeciwieństwie do Hadriana X, urządzenie to jest prototypem, ale jest w stanie samodzielnie układać zaprawę.

Drukarki 3D

Budowlane drukarki 3D wykorzystują technologię warstwowego nakładania zaprawy betonowej lub metalu w celu tworzenia budynków, mostów i innych konstrukcji. Na świecie istnieją już tysiące drukarek różnego typu:

• Portalowe drukarki ramowe

  

  Portalowe drukarki 3D

  
  

  

  Portalowe drukarki 3D

  
  
• Manipulatory obrotowe
  
  

  Drukarki 3D manipulatory

• Autonomiczna drukarka 3D bez stałych prowadnic

  

  Autonomiczna budowlana drukarka 3D MIT

  
  

  

  Autonomiczna budowlana drukarka 3D MIT

  
  

W 2014 roku firma MX3D opracowała technologię druku 3D ze stali, która pozwala na tworzenie konstrukcji o wadze do 10 ton, przy jednoczesnym znacznym zmniejszeniu zużycia metalu. Przykładem zastosowania tej nowej technologii konstrukcyjnej było stworzenie 12-metrowego mostu dla pieszych wydrukowanego ze stali nierdzewnej, który został zainstalowany na kanale w Amsterdamie w 2021 roku.

Przezroczyste panele słoneczne

W 2014 roku naukowcy z Uniwersytet Stanu Michigan opracowali pierwsze na świecie w pełni przezroczyste panele słoneczne. Obecnie ponad dziesięć firm w różnych krajach pracuje nad ulepszeniem technologii przezroczystych paneli i ich masowym wdrożeniem.

Przezroczysty panel słoneczny opracowany przez Uniwersytet Michigan

Istnieje kilka różnych zasad działania przezroczystych paneli słonecznych. Jedną z nich jest to, że szklane moduły pochłaniają fale ultrafioletowe i podczerwone, jednocześnie przepuszczając światło widzialne. Inne rozwiązanie opiera się na technologii mikrocząsteczek, które rozpraszają przychodzące światło do krawędzi szklanego panelu, gdzie jest ono zbierane przez moduły fotowoltaiczne. Jeszcze inna technologia polega na zastosowaniu elastycznej folii zdolnej do generowania energii elektrycznej na przezroczystych powierzchniach.

Osobnym rozwiązaniem są półprzezroczyste panele słoneczne, które poprawiają równowagę między przepuszczalnością światła a wydajnością generowania energii. Naukowcy z Koreańskiego Instytutu Badań Energetycznych opracowali półprzezroczysty perowskitowy panel słoneczny o rekordowej wydajności 22%.

Dachówki fotowoltaiczne

W 2016 r. firma Tesla opracowała dachówki ze zintegrowanymi modułami fotowoltaicznymi. Rozwiązanie to jest bardziej zaawansowane niż konwencjonalne panele słoneczne na dachu, ponieważ łączy w sobie kilka funkcji: estetykę, ochronę przed warunkami atmosferycznymi i efektywność energetyczną. Obecnie dostępne są rozwiązania wielu producentów, takie jak dachówki fotowoltaiczne o różnych kształtach i profile składane, które mogą generować energię elektryczną nawet przy pochmurnej pogodzie.

Farba fotowoltaiczna

Istnieją trzy rodzaje farb, które mogą generować energię elektryczną:

1. Fotowoltaiczna. Nanocząsteczki kwantowe opracowane na Uniwersytecie w Toronto wychwytują światło i przekształcają je w prąd elektryczny. Farba z takimi nanocząsteczkami jest tańsza i o 11% bardziej wydajna niż tradycyjne panele słoneczne.
2. Perowskitowa. Naukowcy z Narodowego Laboratorium Energii Odnawialnej Departamentu Energii Stanów Zjednoczonych opracowali ciecz perowskitową, którą można nakładać na powierzchnie w celu stworzenia paneli słonecznych o wydajności do 11%.
3. Wodorowa. Naukowcy z Królewskiego Instytutu Technologii w Melbourne opracowali farbę fotowoltaiczną, która generuje energię z pary wodnej. Farba pochłania wilgoć z powietrza i wykorzystuje energię słoneczną do rozszczepiania cząsteczek wody na tlen i wodór, które są wykorzystywane do produkcji czystej energii.

Samonaprawiający się beton

Beton opracowany na Uniwersytecie Technologicznym w Delft, będący nowością w dziedzinie materiałów budowlanych, zawiera zarodniki bakterii Bacillus i mleczan wapnia, które są aktywowane w kontakcie z wodą lub powietrzem. Gdy w materiale pojawią się pęknięcia i dostanie się do niego woda, bakterie są aktywowane i zaczynają wytwarzać wapień, który wypełnia mikropęknięcia, przywracając strukturę betonu.

Proces samonaprawy betonu

Aerożel

Aerożel jest najlżejszym na świecie materiałem stałym, składającym się w 99,98% z powietrza, o bardzo niskiej przewodności cieplnej 0,013-0,020 W/(m-K) i zdolności do wytrzymywania obciążeń 2000 razy większych od jego własnej masy. W budownictwie aerożel może być z powodzeniem stosowany do izolacji ścian, dachów, okien itp.

Okna o zmiennej przezroczystości

Nowym rozwiązaniem dla pomieszczeń wymagających prywatności jest folia przyklejana do szkła i umożliwiająca zmianę jego przezroczystości. Ciekłokrystaliczny materiał polimerowy między dwiema przezroczystymi foliami przewodzącymi może regulować przepuszczalność światła poprzez zmianę układu cząsteczek. W normalnym stanie folia sprawia, że szkło jest nieprzezroczyste, ale po przyłożeniu prądu szklane ścianki działowe lub okna stają się całkowicie przezroczyste.

Wyciąg narzędziowy

Hilti oferuje specjalne urządzenie, które aktywnie rozkłada ciężar ciężkich narzędzi podczas długotrwałej pracy i znacznie ułatwia ją. Wyciąg narzędziowy znacznie zwiększa wydajność i bezpieczeństwo pracy operatora, przenosząc obciążenie z barków i ramion na dolną część pleców.

„Zielone“ budownictwo

Budowa i eksploatacja budynków odpowiada za około 40% światowej emisji CO2, co sprawia, że zrównoważone budownictwo staje się coraz ważniejsze dla firm dbających o środowisko i przyszłość naszej planety. Systematyczne podejście do projektowania, budowy i eksploatacji budynków pomaga zminimalizować negatywny wpływ na środowisko.

Wykorzystanie innowacyjnych materiałów budowlanych, które są produkowane bez użycia paliw kopalnych i mogą być w pełni poddane recyklingowi po użyciu, jest jednym z priorytetowych obszarów rozwoju dla przodujących deweloperów.

Dobrym przykładem redukcji emisji CO2 jest stosowanie płyt warstwowych, fasad wentylowanych i pokryć dachowych Ruukki wykonanych z ekologicznej stali SSAB, która jest produkowana przy użyciu wodoru, energii elektrycznej i biogazu zamiast paliw kopalnych. Produktem końcowym tego procesu produkcyjnego jest nie dwutlenek węgla, lecz woda.