Tilannekatsauksen neljännessä osassa keskitytään betonin 3D-tulostukseen ja rakennusteollisuuden käyttökohteisiin.

Formnext 2025 -messuilla rakennusteollisuuteen ja arkkitehtuurin sovelluksiin liittyvä lisäävä valmistus (3D-tulostus) oli esillä robottipohjaisen betonitulostuksen, muottivalmistuksen, biopohjaisten materiaalien sekä arkkitehtonisten komponenttien kautta. Rakennusalaan liittyviä lisäävän valmistuksen ratkaisuja esitteli arviolta noin kymmenkunta laite- ja materiaalitoimittajaa.

Betonitulostukseen liittyviä laitevalmistajia ja järjestelmätoimittajia messuilla olivat muun muassa Vertico, Avenco, Progress Group ja WASP. Lisäksi useat suuren kokoluokan tulostusjärjestelmien valmistajat esittelivät ratkaisuja, joita voidaan hyödyntää betonirakenteiden muottien valmistuksessa. Esimerkiksi CEADin osastolla oli esillä Zeisbergin valmistama 3D-Formwork®-valumuotti. Materiaalina oli lasikuituvahvistettu, termoplastinen muovi (Dahltram T-100GF 30%), joka oli viimeistelty CEAD Hybrid Flexcube -tulostussolussa koneistamalla. Tilannekatsauksen toisessa osassa oli kuva LHM:n osastolta suuren kokoluokan jauhepetitulostuksella valmistetusta betonivalumuotista.

Rakennusalaan liittyvät sovellukset painottuivat erityisesti esivalmistettuihin elementteihin, parametrisiin julkisivurakenteisiin, muottiteknologiaan sekä tutkimusympäristöissä käytettäviin robottitulostusratkaisuihin. Useimmat järjestelmät perustuivat käsivarsirobottiin liitettyihin ekstruudereihin, joita voidaan käyttää sekä sementtipohjaisille materiaaleille että savelle ja biopohjaisille seoksille. Tämä on linjassa alan tekniikan yleisen kehityksen kanssa, jossa on nähtävissä betonitulostuksen teknologiapohjan yhtenäistymistä robottipohjaisen lisäävän valmistuksen suuntaan.

Messujen yhteydessä järjestetty BE-AM -symposium (Built Environment Additive Manufacturing) täydensi näyttelyosastojen tarjontaa tutkimuslähtöisillä demonstraatioilla. Esillä oli betonisia, savipohjaisia ja metallisia (WAAM) -rakenteita sekä biokomposiittijulkisivuelementtejä. Lisäksi messuilla nähtiin useita suurikokoisia polymeeritulostettuja seinäpaneeleita sekä runsaasti arkkitehtonisia pienoismalleja, joissa moniväritulostus oli noussut keskeiseen rooliin erityisesti pursotusmenetelmissä.

WASP

Italialainen WASP esitteli messuilla saven, betonin ja granulaattipohjaisten polymeerien tulostukseen soveltuvia 3D-tulostusratkaisuja. Yrityksen rakennussektorin ratkaisut perustuvat erityisesti Crane-sarjan tulostimiin, joita käytetään savirakentamiseen, luonnonmateriaalikokeiluihin sekä pienimittakaavaiseen betonitulostukseen. Crane-järjestelmä on modulaarinen robottialusta, johon voidaan liittää eri materiaaliekstruudereita käyttökohteen mukaan. Betonitulostukseen tarjolla on sekä yksikomponenttisia että kaksikomponenttisia betonitulostuspäitä.

WASP korostaa 3D-tulostusjärjestelmissään ja demonstraatioissaan usein paikallisten materiaalien käyttöä ja resurssitehokkuutta. Yritys tunnetaan erityisesti savipohjaiseen rakentamiseen liittyvistä tutkimusprojekteista, joissa hyödynnetään paikallisia maa-aineksia rakennusmateriaalina. Yrityksen järjestelmiä on käytetty useissa kokeellisissa rakennushankkeissa, kuten TECLA-savitaloprojektissa sekä Gaia-rakennuksessa Italiassa.

Yritys on esitellyt lähes vuosittain 3D-tulostettuja rakennuksia tai niiden osia, viimeisimpänä vuoden 2026 alkupuolella WASP Itaca -projektin. Projektin keskeisenä tavoitteena on valmistaa 3D-tulostettu rakennus, joka täyttää samat perinteisille rakennuksille asetetut vaatimukset, mukaan lukien maanjäristyskestävyys, Italian ja Euroopan rakennusmääräysten mukaisesti.

WASPin osaston messuesimerkeissä korostuivat parametriset ja monimuotoiset rakenteet. WASPin savitulostimen yhteydessä esillä oli myös kuljetinhihnaan perustuva Automated Production System (APS) -ratkaisu, jonka avulla savikomponentteja voidaan valmistaa jatkuvana sarjatuotantona. Järjestelmä vaihtaa käytetyn tulostusalustan automaattisesti uuteen, siirtää valmiin kappaleen pois tulostusalueelta ja mahdollistaa seuraavan tulostuksen käynnistymisen ilman manuaalisia työvaiheita. Valmistetut kappaleet kuljetetaan hihnalle jatkokäsittelyä varten. Järjestelmä mahdollistaa keskeytymättömän tuotannon esimerkiksi arkkitehtonisille savijulkisivuelementeille tai keraamisille sarjatuotteille.

Vertico

Vertico oli yksi keskeisistä betonitulostuslaitteita valmistavista yrityksistä messuilla. Yritys esitteli robottipohjaisia 3D-betonitulostusjärjestelmiään arkkitehtuuriin, tutkimukseen ja rakentamiseen. Ratkaisut perustuvat teollisiin käsivarsirobotteihin ja modulaarisiin tulostuspäihin, joita on saatavilla sekä yksikomponenttisina että kaksikomponenttisina versioina.

Vertico oli mukana ja esillä myös messujen yhteydessä järjestetyssä rakennusalan BE-AM tapahtumassa ja sen valmistamia esimerkkitulosteita oli esillä tapahtuman omalla osastolla. Yrityksen omalla osastolla oli esillä sekä betonin tulostuspäävaihtoehdot että esimerkkejä tulostetuista betonirakenteista.

Seuraavassa kuvassa vasemmalla on yrityksen tarjoama kaksikomponenttitulostuspää betonille, ja sen oikealla puolella Verticon esimerkki hybridivalmistuksesta, jossa betonista 3D-tulostettu rakenne on jälkikäsitelty koneistamalla. Kyseinen demonstraatio on toteutettu kahdella robotilla samanaikaisesti. Toisella robotilla tulostetaan, ja toisella koneistetaan. Parhaan mahdollisen lopputuloksen saavuttamiseksi koneistus toteutetaan ennen kuin betoni on täysin kovettunut. Lisätietoja esimerkistä löytää yrityksen kotisivuilta. Kuvassa oleva futuristinen lamppu on esimerkki digitaalisesta valmistuksesta, jossa parametrinen tuote yhdistettynä robottitulostukseen mahdollistaa tuotekohtaisen räätälöinnin. Kuvan oikeanpuolimmainen esimerkki on puolestaan betonista 3D-tulostettu kaiutin, joka havainnollistaa robottitulostuksen käyttömahdollisuuksia akustisissa rakenteissa.

Progress Group

Progress Group on italialainen valmisbetoniteollisuuden automaatiojärjestelmien valmistaja, joka on laajentanut toimintaansa 3D-betonitulostukseen erityisesti elementtituotannon näkökulmasta. Formnextissä yritys esitteli ratkaisujaan betonitehtaiden digitalisointiin sekä robottipohjaiseen betonitulostukseen esivalmistetuissa rakenteissa.

Yrityksen esittelemät käyttökohteet sisälsivät julkisivuelementit, vapaamuotoiset betonirakenteet ja muottirakenteet. Progress Groupin ratkaisut eroavat monista tutkimuslähtöisistä betonitulostusjärjestelmistä siten, että ne on suunniteltu integroitavaksi elementtitehtaiden sarjatuotantoprosesseihin. Yritys esitteli osastolla kehittämäänsä SPI-System (Selective Paste Intrusion) -järjestelmää. Kyseessä on betonin kerroksittainen valmistusmenetelmä, jossa sementtipohjainen sideaine ruiskutetaan rakeiseen täytemateriaaliin. Menetelmä soveltuu erityisesti muottivapaisiin betonirakenteisiin sekä arkkitehtonisiin elementteihin ja mahdollistaa monimutkaisten geometristen rakenteiden valmistuksen ilman perinteisiä valumuotteja. Yritys mainostaa järjestelmänsä tarjoavan markkinoiden korkeimman tulostusresoluution betonitulostuksessa. On kuitenkin hyvä huomioida, että SPI-järjestelmä ei ole käsivarsirobotilla tehtävää betonin pursotusta, vaan kyseessä on jauhepedissä tapahtuva sideainesuihkutus (binder jetting).

Avenco

Saksalainen Avenco esitteli Formnextissä mobiilin robottitulostusalustan, johon yritys tarjoaa FGF-ekstruuderien ja hybridiratkaisujen lisäksi betonitulostuspäitä. Tarjolla on sekä yksi- että kaksikomponenttitulostuspäitä, jotka soveltuvat erilaisten sementtipohjaisten materiaalien käsittelyyn. Tällainen liikuteltava robottialusta mahdollistaa tulostuksen suoraan työmaaympäristössä ilman kiinteää tuotantolinjaa. Yrityksen betonitulostusjärjestelmiä on käytetty useissa infrastruktuuri- ja rakennuskohteissa. Näihin kuuluu muun muassa Abu Dhabissa toteutettu BAPS Hindu Mandir -temppelikompleksin 47 metriä pitkän muurirakenteen tulostus vuonna 2024.

BE-AM näyttely

Aiempien vuosien tapaan messujen yhteydessä järjestettiin BE-AM (Built Environment Additive Manufacturing) -symposium joka keskittyy lisäävän valmistuksen käyttöön rakennusalan käyttökohteissa. BE-AM:in näyttelyosastolla oli esillä kymmeniä aihepiiriin liittyviä tutkimus- ja teollisuusdemonstraatioita. Esimerkkitulosteet kattoivat sekä mineraalipohjaiset materiaalit että biokomposiitit ja metallirakenteet. Betonitulosteiden lisäksi esillä oli savipohjaisia julkisivuelementtejä, luonnonkuitukomposiittipaneeleita sekä WAAM-menetelmällä valmistettuja teräsrakenteiden liitoskomponentteja.

Osastolla oli esillä useita esimerkkejä parametrisista arkkitehtuurirakenteista, kuten vapaan muodon julkisivuelementtejä, akustisia rakenteita ja sisäarkkitehtuurikomponentteja. Tarkempi kuvaus esimerkeistä löytyy BE-AM-symposiumin sivuilta osoitteesta: https://be-am.de/exhibition/. Symposiumin esitykset löytyvät youtubesta.

Seuraaviin kuviin (kuvat 5, 6 ja 7) on poimittu niistä seuraavat:

• Politecnico di Torinon tutkimusryhmän Developing Building Envelopes with Design for Additive Manufacturing -projekti esitteli julkisivuelementtejä, joissa yhdistettiin huokoisia kennorakenteita ja konformaalisia ristikkogeometrioita energiatehokkaiden rakennusvaippojen toteuttamiseksi. Rakenteet on suunniteltu lisäävän valmistuksen periaatteiden mukaisesti siten, että geometrian vapaus mahdollistaa perinteisiä elementtirakenteita monimutkaisemmat ratkaisut.
• Firenzen yliopiston Muralis-projekti puolestaan esitteli savipohjaisen julkisivuelementin, joka on suunniteltu tukemaan kasvillisuuden integroitumista rakennuksen pintaan. Elementin muoto ohjaa veden valumista ja mahdollistaa kasvien juurtumisen rakenteeseen ilman erillisiä tukirakenteita. Projektissa tutkittiin samalla savitulostuksen mahdollisuuksia bioaktiivisten ja ilmastoa säätelevien julkisivuratkaisujen valmistuksessa.

• Florida Atlantic Universityn Baroque Glitch -rakenteessa tutkittiin digitaalisen suunnittelun ja lisäävän valmistuksen yhdistämistä arkkitehtonisesti ilmeikkäisiin julkisivupaneeleihin. Rakenteessa yhdistyvät koristeellinen muotokieli ja rakenteellinen toiminnallisuus samaan komponenttiin. Projekti havainnollistaa, miten 3D-tulostuksen käyttö mahdollistaa ornamentaalisten muotojen integroimisen osaksi rakenteellista geometriaa ilman erillisiä muottivaiheita. Osa valmistettiin Concr3de-yrityksen sideainesuihkutukseen perustuvalla 3D-tulostimella.
• Verticon Amber Pillar oli BE-AM-osastolla esillä parametrisesti suunniteltu 3D-betonitulostettu pylväsdemonstraatio, jossa yhdistyvät rakenteellinen optimointi ja arkkitehtoninen muotokieli. Pylvään spiraalimainen, punosrakennetta muistuttava geometria havainnollistaa robottipohjaisen betonitulostuksen mahdollisuuksia valmistaa muotittomia, yksilöllisiä ja rakenteellisesti optimoituja rakennuskomponentteja julkisivu- ja tilarakenteisiin.
• Darmstadtin teknillisen yliopiston Silent Silhouettes -projekti keskittyi savesta valmistettujen akustisten absorptiorakenteiden lisäävään valmistukseen. Rakenteen pinnan reliefimäinen geometria on suunniteltu parantamaan äänen absorptiota sisätiloissa. Projektissa tutkittiin savitulostuksen soveltuvuutta toiminnallisten sisäarkkitehtuurikomponenttien valmistuksessa.

• Lisäksi Politecnico di Milanon Smart Metal Additive Light Joints -projekti esitteli WAAM-menetelmällä valmistettuja liitoskomponentteja kevytrakenteisiin teräsrakenteisiin. Liitokset on suunniteltu purettaviin ja uudelleenkäytettäviin runkojärjestelmiin, joissa materiaalitehokkuus ja muunneltavuus ovat keskeisiä tavoitteita. Lisäävä valmistus mahdollistaa liitosgeometrian optimoinnin kuormituksen mukaisesti.
• AITIIP-tutkimusorganisaation Biobased Facade Panels: Sustainable Design through Large-Scale AM -projekti puolestaan esitteli hamppukuidulla vahvistetusta selluloosa-asetaatista valmistettuja biokomposiittijulkisivupaneeleita. Materiaaliratkaisun tavoitteena on vähentää fossiilipohjaisten rakennusmateriaalien käyttöä ja parantaa julkisivuelementtien kierrätettävyyttä.

Osaston esimerkkitulosteiden lisäksi BE-AM -symposiumissa esiteltiin esimerkkiprojektina ja keskusteluteemoina Wavehouse-projekti osana Johannes Pfayn ja Florian Bienefeldin ”From prototype to structure: Large-format 3d printing directly on the construction site” -esitystä. Kyseessä on Heidelbergissä sijaitseva datakeskusrakenne, joka on Euroopan suurin 3D-tulostettu rakennus. Esitys löytyy youtubesta.

Tämän lisäksi messuilla oli suuriakin muovista ja komposiittimateriaaleista 3D-tulostettuja seinäpaneelirakenteita, joista esimerkkinä seuraavassa kuvassa näkyvä, todennäköisesti ulkomitoiltaan messujen suurin 3D-tulostettu kokonaisuus. Kyseessä oli Smart Materials 3D -yrityksen osasto, jossa sekä osaston että sillä sijaitsevan varastokopin seinäpaneelit oli valmistettu tulostamalla eri materiaaleista. Takaseinässä oli lisäksi pieniä pussimaisia muotoja, joissa oli esillä yrityksen tulostusgranulaatteja. Myös osaston pöydät ja tuolit oli valmistettu 3D-tulostamalla. Lisäksi osastolla oli useamman metrin korkuinen 3D-tulostettu veistos, joka näkyy kuvassa etualalla.

Pienoismallit

Rakennusten pienoismallien osalta messuilla oli esillä runsaasti esimerkkejä niin suuressa kuin pienessäkin kokoluokassa. Suurin pienoismallirakennelma löytyi Bambu Labin osastolla, jossa mallin kokoa oli korostettu liikkeen avulla. Pienoismallin maanteitä pitkin ajeli kameralla varustettu pieni sähköauto, jonka näkymä heijastettiin osaston ruudulle.

Erilaisia 3D-tulostettuja rakennusten pienoismalleja oli messuilla esillä runsaasti, sillä kyseessä on yksi yleisistä käyttökohteista alan harrastajien parissa. Rakennusten pienoismallit oli valmistettu pääosin pursotusmenetelmällä, jonka lisäksi Mimakin osastolla oli esillä muutamia materiaalin suihkutuksella valmistettuja täysväritulosteita. Pursotusmenetelmällä valmistetuissa tulosteissa oli selvästi näkyvissä moniväritulostuksen tuoma lisäarvo sillä lähes kaikki messuilla näkyvät, pöydälle sopivat pienoismallit olivat moniväritulosteita. Valokovetuksella valmistettuja rakennusten pienoismalleja ei tällä kertaa ollut esillä, vaikka kyseinen valmistusmenetelmä oli muuten hyvin edustettuna muihin aihepiireihin liittyvissä pienois- ja näköismalleissa.

Messuilla esillä olleissa betonitulostusesimerkeissä korostuivat robottipohjaiset järjestelmät, mikä ei kuitenkaan tarkoita niiden olevan yleisempiä kuin portaalitulostimiin perustuvat ratkaisut. Useat teollisen mittakaavan betonitulostuslaitteiden valmistajista ja 3D-tulostettujen betonirakenteiden palveluntarjoajista eivät olleet edustettuina Formnext 2025-messuilla. Näitä ovat esim. COBOD International, ICON, PERI 3D Construction, CyBe Construction, XtreeE ja Constructions-3D. Vaikka messujen yhteydessä järjestetäänkin rakennusalan lisäävään valmistukseen keskittyvä BE-AM-symposium, Formnext ei ole varsinaisesti rakennusalaan erikoistunut tapahtuma. Tällainen on esimerkiksi kahden vuoden välein järjestettävä Digital Concrete -konferenssi, joka kokoaa yhteen betonin 3D-tulostuksen keskeisiä tutkimus- ja teollisuustoimijoita.

Tämän vuoksi Formnext-messujen tarjonta kuvastaa ensisijaisesti lisäävän valmistuksen tutkimus- ja arkkitehtuuritulostuksen kehitystä, eikä suoraan rakennusalan teollisen mittakaavan betonitulostuksen markkinatilannetta. Suoran betonitulostuksen rinnalla messuilla näkyi muottitulostuksen merkitys vaihtoehtoisena valmistusmenetelmänä. Suuren kokoluokan FGF-järjestelmillä valmistetut valumuotit mahdollistavat vapaamuotoisten betonirakenteiden toteuttamisen ilman suoraa betonin pursotusta.

Hieman pienemmälle huomiolle messuesimerkeissä jäi se, että käsivarsirobottia käyttävät betonitulostusjärjestelmät edellyttävät samankaltaista ohjelmistoprosessia kuin muovi- ja komposiittitulostuksen FGF-järjestelmät tai metallipuolen WAAM-ratkaisut.

Rakennuspuolella lisäävän valmistuksen ohjelmistona on yleisesti käytössä Rhinoceros+Grasshopper-ympäristö, jossa Grasshopper toimii visuaalisena ohjelmointikielenä ja solmupohjaisena editorina parametrisen ja algoritmisen geometrian muodostamiseen sekä robottipolkujen suunnitteluun ilman perinteistä ohjelmakoodin kirjoittamista. Sen avulla voidaan optimoida siivutusstrategioita ja muodostaa robottipolkuja joustavasti erilaisille geometrioille. Sen käyttö edellyttää kuitenkin tyypillisesti enemmän manuaalista määrittelyä ja opettelua kuin valmiit robottitulostukseen tarkoitetut ohjelmistot.

Vaikka betonitulostuksen teollinen käyttö kasvaakin nopeasti, on toistaiseksi merkittävä osa siihen liittyvästä toiminnasta tutkimus- ja taidepohjaista. Valmistettavat tuotteet ja geometriat ovat usein haastavia, kokeellisia projektitulosteita, joiden siivutus voi olla haastavaa teolliseen tuotantoon tarkoitetulla ohjelmistolla. Tämä saattaa osaltaan selittää Rhinoceros+Grasshopper -ympäristön suosiota käyttäjien parissa.

Osa tälläkin hetkellä markkinoilla olevista robottitulostusohjelmista, kuten AI Build tai Adaxis, soveltuvat käytettäväksi myös betonitulostuksessa ja esimerkiksi edellä mainittu Avenco tarjoaa niitä järjestelmiinsä. Ohjelmilla on Rhinoceros+Grasshopper-ympäristöä kalliimpi hintalappu, mutta ne tarjoavat suoraviivaisen ja valmiin ohjelmistoratkaisun, joka voi nopeuttaa tulostuksen ohjelmointiprosessia varsinkin yksinkertaisempien tuotteiden valmistuksessa. Toisaalta Rhinoceros+Grasshopper-ohjelmistoratkaisu on varsin edullinen ja toimii myös FGF- ja WAAM-prosesseissa. Osaava tekijä voi rakentaa sillä vaikka oman, yksinkertaistetun käyttöliittymän perustuotteiden valmistusta silmällä pitäen.

---

Kirjoittaja

Antti Alonen, TKI-asiantuntija, Savonia-ammattikorkeakoulu

---

Tämä artikkeli on toteutettu 3D-tulostuksen yhteishankkeessa (3DTY). Hankkeen verkkosivut löytyvät osoitteesta: www.3dty.fi

Hanke rahoitetaan Uudistuva ja osaava Suomi 2021–2027 (EAKR) rahoitusohjelman valtakunnallisesta innovaatio- ja osaamisverkostot teemasta, jonka hallinnoiva viranomainen on Etelä-Savon ELY-keskus.

Lähteet

Formnext 2025 -tapahtuma