W ostatnich latach druk 3D podbił rynki na całym świecie. Technologia ta stała się tak powszechna i dostępna, że obecnie każdy może kupić i użytkować prostą drukarkę 3D, na której można wytworzyć polimerowe elementy własnego projektu. Połamana klapka od pilota TV czy zgubiony element zabawki już nie są problemem. Na poziomie przemysłowym technologia rozwinęła się w różnych kierunkach – mamy zaawansowane materiały, lepszą jakość, większą przestrzeń roboczą, nowe technologie przyrostowe, w tym również technologie druku 3D betonem.

Historia rozwoju druku 3D betonem, obecnie często nazywanym skrótem 3DCP (od 3D Construction Printing lub 3D Concrete Printing czyli Druk 3D w Budownictwie lub Druk 3D Betonem), sięga okolic roku 2010, kiedy to zaprezentowano proces nazwany Contour Crafting, czyli tworzenie konturów za pomocą maszyny kartezjańskiej z ekstruderem do betonu. Autorem tego pomysłu był dr Behrokh Khoshnevis z Uniwersytetu Południowej Kalifornii. Pomimo prób dalszego rozwoju technologii, wielu patentów i uruchomieniu firmy o tej samej nazwie, technologia nie przyjęła się w USA i pozostała raczej ciekawostką, a sam Khoshnevis skupił się na współpracy z NASA i badaniami nad możliwością automatycznego wznoszenia budowli na księżycu i innych planetach.

Dopiero w ostatnich kilku latach po eksplozji zainteresowania drukiem 3D, w czasach, gdy ceny budownictwa poszybowały w górę, temat druku 3D w budownictwie powrócił. Wg różnych źródeł w 2020 roku cały rynek budownictwa będzie wart ponad $10 bilonów, a sam rynek 3DCP blisko $250 milionów z tendencjami szybkiego wzrostu. Wraz z tymi trendami pojawiły się kolejne startupy zainteresowane tematem. Obecnie na rynku światowym jest kilkadziesiąt podmiotów działających w branży 3DCP, z czego kilkanaście działa w sektorze hardware’u, czyli budowy i wdrażania drukarek do 3DCP. Tendencje wzrostowe dla rynku 3DCP potwierdza również coraz większe zainteresowanie liderów branży klasycznego budownictwa jak Strabag, Skanska czy Vinci, które to firmy inwestują we wzrastające nowe startupy 3DCP.

Pomimo szybkiego rozwoju budownictwa, materiałów budowlanych oraz samej technologii 3DCP, branża druku 3D betonem ma przed sobą jeszcze sporo wyzwań. Obecnie większość firm działających w branży 3DCP opanowało ekstruzję mieszanek betonowych w stopniu pozwalającym na wydruk małych obiektów. Jednak dla potrzeb większego budownictwa to nadal za mało. Po pierwsze nie ma jednolicie określonych materiałów do zastosowania w 3DCP, a te używane przez startupy to własne receptury będące najczęściej tajemnicą firmy. Tajemnicą za to nie jest, że sama ekstruzja materiału jest już wymagającym procesem – mieszanka musi być drukowalna (printability) i pompowalna (pumpability), a jej konsystencja i parametry w trakcie druku oraz po druku muszą trafiać w odpowiedni punkt (sweet spot). Te trzy podstawowe parametry dla mieszanki są już same w sobie wyzwaniem i wymagają odpowiedniej kontroli jakości, jak ziarnistości kruszywa czy proporcji składników zapewniających odpowiednią konsystencję oraz parametry pozwalające na ułożenie kolejnych warstw.

Jednak nawet idealna mieszanka i znakomita maszyna do druku nie umożliwią przejścia 3DCP w fazę wznoszenia dużych budynków. Pojawia się tu drugie wyzwanie – zbrojenie i podpory, czyli niezbędne elementy znane z klasycznego budownictwa. Do tej pory żadna z firm nie zaproponowała skutecznej metody automatyzacji procesu zbrojenia wydruku oraz wznoszenia podpór i szalunków umożliwiających druk nadproży, belek i stropów. Jest to niewątpliwie największe wyzwanie technologiczne w branży 3DCP. Pozostałe kroki milowe do przejścia związane są uwarunkowaniami prawno-legislacyjnymi oraz nastrojami społecznymi. Na tą chwilę nie ma żadnych norm, aktów prawnych, certyfikatów, pozwoleń ani standardów umożliwiających budowę budynków metodą 3DCP czy użycia materiałów lub gotowych prefabrykatów w budownictwie. Odpowiednie kroki w tym kierunku muszą zostać podjęte, aby pozwolić na automatyzację budownictwa. Podobnie jest z przekonaniem społeczeństwa, przedsiębiorców, deweloperów, że drukowanie budynków jest nieuniknioną przyszłością. Szacuje się, że dzięki technologii 3DCP będzie można obniżyć czas i koszty budowy nawet o 50-70%, a cały proces będzie przy tym dużo bardziej bezpieczny i ekologiczny. Również pozwoli to na większą swobodę projektowania i dowolność kształtów. Mówiąc o branży 3DCP wszyscy myślą o dużym budownictwie i budynkach, jednak należy pamiętać, że druk 3D betonem to również, a może nawet przede wszystkim wznoszenie budowli i obiektów budowlanych. O ile powszechny druk 3D domów to temat nadal odległy, to drukowanie prefabrykatów (studzienki, komory, podpory, słupy), architektury użytkowej (ławki, stoliki, fontanny), czy dekoracji (pomniki, dekory elewacji, sztukateria) jest jak najbardziej osiągalne, zaraz, a nawet teraz. W tej formie technologia 3DCP już zaczyna budować swoją pozycję na rynku.