Кашпи и саксии от 3D принтиран бетон

Кашпата е съд за растение и едновременно градински или интериорен елемент. При 3D принтирането отпада кофражът, което прави всяка форма еднакво достъпна: конусна, вълнообразна, с променлив контур по височина или уникална за конкретното място. Заедно с това обаче остават изискванията на растението, които не се променят от технологията.

Какво може да се принтира

Принтират се стоящи кашпи с кръгъл, овален или свободен контур, ниски корита за линейно озеленяване, кашпи с вградена седалка по ръба, модулни съдове за вертикално озеленяване и големи съдове за дървета в градска среда.

Стандартното решение е двойна стена с напречни ребра. Външната стена дава изгледа, вътрешната ограничава почвения обем, а въздушната кухина между тях работи като изолация срещу прегряване на кореновата топка през лятото и срещу измръзване през зимата. Ребрата поемат разпъващото усилие от почвата.

Дъното обикновено не се принтира заедно с корпуса. По-често се отлива отделно, изпълнява се като поставена плоча или се оформя на място върху подготвена основа. Причината е проста: дъното трябва да е плътно и с наклон към дренажния отвор, а това се постига по-лесно с отливане.

Принтирането позволява и функции, вградени в геометрията: жлеб за капково напояване, вътрешен канал за преливник, гнездо за сензор за влага, ниша за осветително тяло, както и профил по ръба, който удържа мулча.

Съображения при проектирането

Проектирането започва от растението. Изискваният обем на почвата, дълбочината, до която стига кореновата система, и нуждата от вода определят вътрешния обем. Външната форма се подчинява на този обем, а не обратното. Кашпа, която изглежда добре, но не побира достатъчно субстрат, се превръща в проблем още първото лято.

След това идва водата. Правилото е, че цялата вода трябва да има изход. Вътрешната повърхност се проектира с наклон, дренажният отвор се поставя в най-ниската точка, а всяка затворена кухина в конструкцията получава собствен отвор. Ако кашпата стои на тераса или покрив, се предвижда и начин водата да бъде отведена контролирано, а не да изтича по настилката.

Трето, хидростатичният и почвеният натиск върху стените е реален. Насипаната и напоена почва натоварва стената странично, като усилието нараства към дъното. Затова стената се удебелява или се укрепва с ребра в долната част, а не се държи еднаква по цялата височина заради изгледа.

Накрая, теглото при наситено с вода състояние е определящо за мястото на монтаж. То е многократно по-голямо от теглото на самия принтиран корпус и трябва да се съгласува с носимоспособността на плочата при монтаж върху съществуваща сграда.

Материали и дълготрайност

Печатаемият разтвор е фино зърнест, богат на свързващо вещество и с добавки за управление на реологията. За кашпа определящите свойства са водонепропускливост на стената, мразоустойчивост и устойчивост срещу торове и соли, които действат агресивно върху цимента.

Междинният контакт между влажната почва и бетона е постоянен. Това означава, че вътрешната повърхност практически винаги е мокра, докато външната изсъхва и се овлажнява циклично. Тази разлика създава деформации и е една от причините за пукнатини. Практиката е вътрешната страна да се обработва с хидроизолационно покритие или да се поставя отделяща мембрана между почвата и бетона.

Мразоустойчивостта в софийските условия е ключова. Многократните преминавания през нула през зимата, комбинирани с насищане на материала, са най-тежкият режим за кашпа на открито. Решението е комбинация от плътна стена, отвеждане на водата и, където е приложимо, изпразване или защита на съда през зимата.

Съсъхването също заслужава внимание. Прясно принтираният тънкостенен елемент има голяма открита повърхност и губи вода бързо, което води до мрежа от повърхностни пукнатини. Затова се покрива веднага след печат и се държи във влажна среда, докато натрупа достатъчна якост.

За кашпи Concreef работи и с глинени и землени смеси, но тези материали се държат съвсем различно при овлажняване и към момента са предмет на изпитвания, а не готово решение за външна експлоатация.

Процес и срокове

Последователността е: изясняване на растението и мястото, определяне на необходимия обем, параметричен модел с зададени вътрешен обем и дебелина на стената, нарязване на слоеве и генериране на код, пробен печат на фрагмент, печат на корпуса, изпълнение на дъното, отлежаване, обработка на вътрешната повърхност, транспорт и поставяне.

Продължителността зависи от височината и обема на съда, от броя различни форми в серията, от времето за отлежаване и от обхвата на хидроизолационната обработка. Транспортът често е ограничаващият фактор при големи съдове, защото едрогабаритният празен елемент е чуплив, докато не е поставен на основата си.

При серия от еднакви кашпи подготовката се разпределя и всеки следващ елемент излиза значително по-бързо. При серия от различни форми този ефект отсъства, но отпада и изработката на отделен кофраж за всяка форма, което е основното предимство на подхода.

Ограничения

Принтираният съд е практически неармиран. Стената се държи крехко на опън, а натискът от почвата действа именно така. Затова геометрията, а не армировката, поема усилието: затворен контур, ребра, удебеляване към дъното.

Анизотропията означава, че връзката между слоевете е по-слаба от материала вътре в слоя. При кашпа тази равнина съвпада с посоката, в която почвеният натиск разпъва стената, което прави качеството на междусловната връзка пряко свързано с годността на изделието.

Повърхностният релеф задържа замърсяване, мъх и соли. За някои проекти това е желано и се възприема като патина, за други е дефект и изисква обработка.

Няма установена нормативна рамка за 3D принтирани бетонни изделия в тази област. Дълготрайността се доказва чрез изпитване на конкретния елемент, а не чрез позоваване на стандарт, и към този момент няма публикувани дългосрочни данни за принтирани кашпи в български климат.

Накрая, единичните бройки са скъпи заради разхода за моделиране и настройка на сместа.

Concreef в контекст

Работата на Concreef се извършва в нает цех в София с крановия принтер Crane WASP. До момента е направена малка серия пробни стенни отпечатъци с размер около метър и продължават изпитванията на смеси, включително на землени и глинени състави. Кашпи за клиенти не са произвеждани и няма доставени изделия.

Разговорът за кашпа започва от растението и от мястото, а не от формата, и продължава с открито описание на това, което е и което не е доказано в момента. Дълготрайността при многократно замразяване е сред въпросите, по които все още се събират собствени данни.