Tytuł projektu:

Opracowanie technologii druku 3D, konstrukcyjnych i elewacyjnych elementów prefabrykowanych wykonywanych z kompozytów betonowych i geopolimerów

Akronim:

PRINTGEOHOUSE

Nr umowy:

POIR.04.01.04-00-0096/18-00

Czas trwania:

2019-01-02 – 2021-12-31

Budżet projektu:

7 493 010.00 PLN

Źródło finansowania:

Narodowe Centrum Badań i Rozwoju

Jednostki realizujące projekt:

Politechnika Krakowska im. Tadeusza Kościuszki, Wydział Inżynierii Materiałowej i Fizyki (Lider Konsorcjum)

Centrum Ekologicznego Budownictwa Mieszkaniowego Spółka z o. o. Spółka Komandytowa (Konsorcjant)

Kierownik projektu:

dr hab. inż. Marek Hebda, prof. PK

Krótki opis projektu:

Projekt zakłada opracowanie technologii wytwarzania uniwersalnego budynku mieszkalnego, o konstrukcji łatwej w transporcie (niewymagającym zezwoleń ze względu na gabaryty podzespołów) i szybkim w montażu, a także z możliwością prostej i szybkiej rozbudowy w zależności od potrzeb użytkowników. Produkcja ma być oparta na zaawansowanym druku 3D wielkoformatowym, dzięki zastosowaniu niewielkich elementów i opracowaniu ergonomicznej metody wydruku. Drukarki potrzebne do utworzenia elementów składowych będą musiały mieć wysokość wydruku jedynie ok. 50 cm (dzięki temu zredukowane będą koszty tworzenia takiego urządzenia). Proponowane rozwiązanie oferuje możliwości szybkiego złożenia domu w dwie lub trzy osoby na budowie wciągu jednego bądź dwóch dni. Opracowana wielkoformatowa drukarka do druku w technologii 3D wykorzystywać będzie jako materiał kompozyt betonowo-geopolimerowy. Geopolimery to materiały badane od lat 50 XX wieku, określane często mianem amorficznych, nieorganicznych polimerów glinokrzemianowych o specyficznym składzie i właściwościach. Są one najczęściej twardymi, odpornymi na niekorzystne warunki atmosferyczne oraz cechującymi się wysoką ogniowytrzymałością i żaroodpornością ciałami stałymi przypominającymi naturalny kamień lub beton. Produkowane mogą być one zarówno z surowców naturalnych (metakaolin) jak i odpadowych (popioły i żużle).

Upowszechnianie i promocja wyników projektu:

1/ Marczyk, J.; Ziejewska, C.; Pławecka, K.; Bąk, A.; Łach, M.; Korniejenko, K.; Hager, I.; Mikuła, J.; Lin, W.-T.; Hebda, M. Optimizing the L/S Ratio in Geopolymers for the Production of Large-Size Elements with 3D Printing Technology. Materials 2022, 15,  3362. https://doi.org/10.3390/ma15093362
https://www.mdpi.com/1996-1944/15/9/3362#cite

2/ Ziejewska, C.; Marczyk, J.; Korniejenko, K.; Bednarz, S.; Sroczyk, P.; Łach, M.; Mikuła, J.; Figiela, B.; Szechyńska-Hebda, M.; Hebda, M. 3D Printing of Concrete-Geopolymer Hybrids. Materials 2022, 15, 2819. https://doi.org/10.3390/ma15082819

3/ Korniejenko, K.; Figiela, B.; Ziejewska, C.; Marczyk, J.; Bazan, P.; Hebda, M.; Choińska, M.; Lin, W.-T. Fracture Behavior of Long Fiber Reinforced Geopolymer Composites at Different Operating Temperatures. Materials 2022, 15, 482. https://doi.org/10.3390/ma15020482

4/ Marczyk, J.; Ziejewska, C.; Gądek, S.; Korniejenko, K.; Łach, M.; Góra, M.; Kurek, I.; Doğan-Sağlamtimur, N.; Hebda, M.; Szechyńska-Hebda, M. Hybrid Materials Based on Fly Ash, Metakaolin, and Cement for 3D Printing. Materials 2021, 14, 6874. https://doi.org/10.3390/ma14226874

5/ Kinga Korniejenko, Beata Figiela, Krzysztof Miernik, Celina Ziejewska, Joanna Marczyk, Marek Hebda, An Cheng, and Wei-Ting Lin. Mechanical and Fracture Properties of Long Fiber Reinforced Geopolymer Composites. Materials (IF 3.623, 140 pkt.) 2021, 14(18), 5183; 6ttps://doi.org/10.3390/ma14185183

6/ R. A. Gado, Marek Hebda, Michal Łach, Janusz Mikuła. Alkali Activation of Waste Clay Bricks: Influence of The Silica Modulus, SiO₂/Na₂O, H₂O/Na₂O Molar Ratio, and Liquid/Solid Ratio. Materials (IF 2.972, 140 pkt.) 2020, 13(2), 383; https://doi.org/10.3390/ma13020383

7/ Joanna Marczyk, Celina Ziejewska, Michał Łach, Kinga Korniejenko, Wei-Ting Lin, Marek Hebda. Possibilities of using the 3D printing process in the concrete and geopolymers application. IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering 706 (2019) 01 2019 IOP Publishing https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1757-899X/706/1/012019

8/ Joanna Marczyk, Celina Ziejewska, Michał Łach, Kinga Korniejenko, Janusz Mikuła, Magdalena Szechyńska-Hebda, Marek Hebda. Influence of the raw material and ratio of the liquid to solid phase on mechanical properties of geopolymers. International Conference on Science, Engineering & Technology (ICSET), 21-22 November 2019, Buenos Aires, Argentina.

9/ Marek Hebda, Celina Ziejewska, Joanna Marczyk, Michał Łach, Janusz Mikuła. Assessment of physicochemical properties of raw materials dedicated for use in the 3D printing process of geopolymers. International Conference on Engineering & Technology (ICET -19), 21-22 December 2019, Buenos Aires, Argentina

10/ Kinga Korniejenko, Michał Łach. Geopolymers reinforced by short and long fibres – innovative materials for additive manufacturing. Current Opinion in Chemical Engineering (IF. 4.463, 100 pkt.) 2020, Vol. 28, 167-172, https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S221133982030040X

11/ K. Korniejenko, M. Łach, S. Gądek, D. Mierzwiński. Geopolymers as a Material for Additive Manufacturing – Perspectives and Barriers for Applications, Advanced Materials World Congress, 02-05 February 2020, Sydney, Australia

12/ Kinga Korniejenko, Michał Łach, Janusz Mikuła, Maria Hebdowska-Krupa, Dariusz Mierzwiński, Szymon Gądek and Marek Hebda. Development of 3D Printing Technology for Geopolymers., XV International Conference on Durability of Building Materials and Components, Spain, 30 June-3 July 2020, Barcelona

13/ Ziejewska Celina; Łach Michał; Korniejenko Kinga; Hebda Marek. Influence of fibers addition on the mechanical properties of geopolymer composites. TURK-COSE 2020 : 2. International Turkic World Congress on Science and Engineering, 14-15.11.2020; Astana, Kazakhistan.

14/ Marczyk Joanna; Korniejenko Kinga; Łach Michał; Hebda Marek. Development of innovative 3D printing technologies for concrete and geopolymer composites. TURK-COSE 2020:2. International Turkic World Congress on Science and Engineering, 14-15.11.2020; Astana, Kazakhistan.

15/ Kurek Izabela; Łach Michał; Mierzwiński Dariusz; Hebda Marek. Effect of Portland cement addition on the setting time of geopolymer concrete. TURK-COSE 2020 : 2. International Turkic World Congress on Science and Engineering, 14-15.11.2020; Astana, Kazakhistan.

16/ Ziejewska Celina Materiały geopolimerowe w budownictwie – zielona alternatywa dla rozwiązań stosowanych tradycyjnie. Ogólnopolska Konferencja Młodych Naukowców nt. Nowe trendy w badaniach naukowych – wystąpienie młodego naukowca. 20-21.06.2020; Kraków.

17/ Marczyk Joanna, Wytwarzanie, właściwości i zastosowanie kompozytów geopolimerowych wzmacnianych włóknami. Ogólnopolska Konferencja Młodych Naukowców nt. Nowe trendy w badaniach naukowych – wystąpienie młodego naukowca. 20-21.06.2020; Kraków.

18/ Ziejewska Celina, Geopolimery – nowoczesne materiały przyjazne środowisku. Ogólnopolska Konferencja Interdyscyplinarna pn.: “OMNIBUS cz. III” Nauki Interdyscyplinarne, 11-12.06.2020; Kraków.

19/ Marczyk Joanna, Kompozyty betonowe i geopolimerowe wytwarzane technologiami addytywnymi. Ogólnopolska Konferencja Interdyscyplinarna pn.: “OMNIBUS cz. III” Nauki Interdyscyplinarne, 11-12.06.2020; Kraków.