První tištěný sociální dům: Budoucnost bytové výstavby pomocí 3D tisku dorazila do Evropy

ViliaSprint² představuje technologický milník. Samotná realizace hrubé stavby a nosných konstrukcí obytné budovy ViliaSprint² přinesla rekordní výsledky. Robotický portálový tiskový systém Cobod BOD2 dokázal vytisknout obvodové i vnitřní nosné stěny budovy za pouhých 34 čistých pracovních dnů. Původní harmonogram přitom ambiciózně počítal s padesáti dny. Ke zrychlení celého procesu napomohlo optimální plánování a sekvenční osazování stropních prefabrikovaných desek, což minimalizovalo nutnost přenastavování tiskového robota.

Celý objekt, zahrnující přízemí a dvě nadzemní patra, byl od zahájení prací po finální dokončení (vyjma základové infrastruktury) realizován během 12 měsíců. Zatímco nosné vertikální prvky a fasádní struktury byly kompletně vytištěny technologií vrstvení, horizontální konstrukce – jako jsou stropy, schodiště a výtahová šachta – byly realizovány tradičními stavebními postupy.

Za architektonickým návrhem stojí renomované studio Hobo Architecture. Projekt ViliaSprint² demonstruje jednu z největších předností aditivní výroby: schopnost realizovat komplexní geometrické tvary bez nárůstu nákladů na bednění. Budova se pyšní elegantně zakřivenými fasádami a organickými liniemi, které by byly při standardním bednění (lidově šalování) ekonomicky neudržitelné. Architekti navíc citlivě zkombinovali moderní tištěný beton s přírodními a udržitelnými materiály. Pro tepelnou izolaci byl využit perlit a předsazené konstrukce prostorných balkonů jsou kompletně navrženy ze dřeva, což budově dodává hřejivý a civilní charakter odpovídající standardům moderního městského bydlení.

Aby bylo možné objektivně posoudit přínos nové technologie, přistoupil investor k unikátnímu experimentu. Na stejném pozemku nechal paralelně postavit druhou, dispozičně téměř identickou budovu pomocí tradiční zděné a monolitické metody. Výsledky přímého srovnání jsou pro stavební sektor klíčové, zejména v době chronického nedostatku kvalifikované pracovní síly. Zatímco klasické staveniště vyžadovalo pro hrubou stavbu minimálně 6 dělníků, provoz tiskového robota Cobod BOD2 bezpečně zajistili pouzí 3 operátoři. Ti celý proces řídili a monitorovali pomocí tabletů. Fyzická zátěž se snížila na minimum, což prokazatelně zvýšilo bezpečnost práce a snížilo riziko úrazů, především však zrychlilo a zlevnilo výstavbu. 

„Tento úspěch potvrzuje obrovský potenciál 3D tisku. Dokáže nejen radikálně zkrátit dobu výstavby, ale zásadně mění pracovní podmínky na staveništi. Namísto fyzicky vyčerpávající práce a zvedání těžkých břemen se role dělníků transformuje do digitálních a technických pozic,“ řekl Jérôme Florentin, ředitel vývoje projektů developerské společnosti Plurial Novilia.

Klíčový byl pro projekt i ekologický aspekt. Stavební konglomerát Holcim vyvinul pro 3D tisk speciální cementovou směs s technologií TectorPrint, která spadá do řady udržitelných materiálů ECOPact. Tento speciální beton vyztužený syntetickými makrovlákny vykazuje o 30 % nižší emise CO₂ ve srovnání s běžnými průmyslovými betony. Přesné robotické dávkování navíc ušetřilo přibližně 10 % materiálu, který by jinak skončil jako odpad.

Z hlediska provozu je budova navržena s ohledem na maximální energetickou soběstačnost. Na základě komplexní solární studie, kterou vypracoval německý expert Timo Leukefeld, byla budova optimálně orientována ke světovým stranám. Střechu pokrývá 500 m² fotovoltaických panelů, které spolupracují s hybridním systémem vytápění (kombinace plynového kotle a pokročilého tepelného čerpadla). Výsledkem je přibližně šedesátiprocentní energetická nezávislost na distribuční síti.

Celkové náklady dosáhly 4,5 milionu EUR. V současné fázi je 3D tisk budov přibližně o 30 % dražší než klasické metody, což je dáno enormními investicemi do počátečního výzkumu, vývoje směsí a získávání přísných legislativních certifikací. Vzhledem k tomu, že však jde o sociální bydlení, neměla tato skutečnost žádný vliv na koncové nájemné, které zůstává regulované.

Plurial Novilia však rozhodně nekončí. Na základě získaných dat z projektu ViliaSprint² již partneři plánují pro rok 2027 výstavbu masivnějšího rezidenčního komplexu, který nabídne 40 až 50 bytových jednotek. Při této stavbě budou nasazeny dvě 3D tiskárny současně, což umožní radikální úspory a přiblíží finanční náklady na úroveň běžné výstavby. Robotický 3D tisk se tak definitivně přesouvá z laboratoří na komerční realitní trh.

Úspěch takto komplexního díla závisel na koordinaci silných partnerů z oblasti developmentu, vědy a průmyslu:

• Investor a developer: Společnost Plurial Novilia, dceřiný subjekt významné skupiny Action Logement Group, která v regionu Grand Est a Île-de-France spravuje přes 39 000 bytů. Pod vedením CEO Johnnyho Huata firma razí cestu technologické avantgardě v sociálním bydlení.
• Technologický partner pro tisk: Německá společnost Peri 3D Construction, která dodala robotické systémy a zajišťovala tiskový management.
• Generální dodavatel: Stavební koncern Demathieu Bard Construction, který zastřešil celkovou realizaci všech řemesel.
• Lokalita: Bezannes (poblíž Remeše, departement Marne, Francie).
• Typ stavby: Vícepodlažní bytový dům určený pro sociální bydlení.
• Dispozice: 3 podlaží, 12 bytů sociálního bydlení, celková plocha 800 m².
• Celková investice: 4,5 milionu EUR (přibližně 30 % nad cenou běžné výstavby kvůli R&D).
• Energetická soběstačnost: cca 60 % (splňuje nejpřísnější francouzské normy RE2020 platné pro rok 2025).
• Status: Dokončeno (fáze tisku proběhla na jaře 2025, celková realizace trvala 12 měsíců).
• Prvenství: Jde o největší bytový dům v Evropě postavený pomocí 3D tisku z betonu a vůbec první budovu svého druhu ve Francii, jejíž kompletní nosná konstrukce a stěny byly vytištěny přímo na staveništi.

Slovo aditivní pochází z latinského addere, což znamená přidávat. V tradičním stavebnictví se betonové konstrukce vyrábějí tak, že se nejprve postaví dřevěná nebo kovová forma (bednění), do které se tekutý beton nalije. Jakmile beton zatvrdne, forma se rozebere. U aditivních konstrukcí se žádná forma nepoužívá. Materiál se nanáší vrstvu po vrstvě, přesně tam, kde je potřeba. V praxi to neznamená nic jiného než 3D tisk z betonu ve velkém měřítku.

Aditivní betonová konstrukce vzniká tak, že se nejprve vytvoří digitální model, nainstaluje robotický tiskový systém a tiskne se, tedy beton se na sebe postupně vrství. Vytvoření digitálního modelu znamená, že architekt nebo projektant navrhne budovu v počítačovém programu (3D CAD nebo BIM), který se pak speciálním softwarem „rozřeže“ na tisíce tenkých vodorovných vrstev. Na staveništi se poté vztyčí obří tiskárna, nejčastěji tzv. portálový systém (konstrukce připomínající jeřáb, která se pohybuje ve třech osách), nebo se použije flexibilní robotické rameno. Do tiskové hlavy se pumpuje speciální betonová směs a tisková hlava se pohybuje podle počítačových instrukcí. Vytlačuje betonový „provazec“, čímž buduje stěnu vrstvu po vrstvě směrem vzhůru.

Aby bylo možné stavět bez bednění, musí mít použitý beton zcela unikátní vlastnosti, které běžný beton nemá: musí být tekutý a čerpatelný, aby prošel hadicemi až do tiskové hlavy bez ucpání; zároveň musí okamžitě (během několika vteřin) ztuhnout natolik, aby udržel váhu dalších vrstev, které na něj robot vzápětí nanese; přitom však musí zůstat dostatečně tvárný, aby se s novou vrstvou dokonale spojil. Často se proto do betonu přidávají syntetická nebo skleněná vlákna, která zvyšují jeho pevnost.

Hlavními přednostmi aditivních konstrukcí jsou absolutní tvarová svoboda (pro tiskárnu je stejně snadné vytisknout rovnou zeď jako dokonale zvlněnou, organickou stěnu nebo složitou klenbu, přitom by v klasickém stavebnictví bylo vytváření zaoblených forem extrémně drahé a pracné), méně stavebního odpadu (tiskárna spotřebuje přesně tolik materiálu, kolik je v digitálním projektu), úspora lidské práce (na obsluhu obří tiskárny často stačí jen dva až tři lidé – operátoři s tablety, což řeší celosvětový nedostatek zedníků a tesařů) a rychlost výstavby (hrubá stavba domu by běžně trvala nejméně týdny, spíše měsíce, robot ale tiskne desítky hodin nebo jednotky dnů. Celkových 34 dní hrubé stavby bylo v konkrétním projektu, o kterém pojednává tento článek, dáno nutnými technologickými přestávkami).

Na druhou stranu je však technologie stále na začátku a má svá omezení. Chybí klasická výztuž (armování), kterou tiskárna prostě neumí vytisknout. Výztuže se proto musí do tištěných stěn vkládat dodatečně ručně, nebo se tiskne dutá stěna, která se vyztuží ocelí a vylije betonem až následně. Cena technologií je vysoká, proto jsou tištěné stavby zatím o něco dražší než tradičně stavěné domy. Stavební úřady v mnoha zemích světa přitom teprve vytvářejí normy pro to, jak tištěné domy schvalovat a testovat z hlediska bezpečnosti.

Aditivní betonová konstrukce je moderní metoda stavění, která mění tekutý beton v digitálně řízenou hmotu. Namísto odlévání do forem se domy „kreslí“ betonem přímo v prostoru, což přináší rychlost, úsporu materiálu a nevídané architektonické možnosti.

Zdroj: Plurial Novilia, Peri 3D Construction, BFT International, Novinky.cz, ČESKÉSTAVBY.cz