Den transformativa tekniken för 3-D-utskrift skakar om många industrisektorer, men det är ingenting jämfört med de störningar som kommer till bygget.

Professor Jay Sanjayan, Direktör för Swinburne's Center for Sustainable Infrastructure och professor i betongkonstruktioner vid Swinburne, leder ett samarbete på 1,3 miljoner dollar mellan sju australiensiska universitet för att utveckla 3D-utskrift av betong.

"Konstruktion förblir till stor del manuellt arbete, vilket gör det väldigt dyrt, och gör det globala behovet av bostäder och infrastruktur mycket svårt att tillgodose, " säger professor Sanjayan.

"Byggandet är öppet för att störas av automatisering, och 3D-utskrift är en teknik som kan hjälpa."

Även om 3D-skrivare är kommersiellt tillgängliga för tillverkning, det finns betydande skillnader mellan att skriva ut flygplansdelar och att skriva ut ett hus.

"Istället för fabriksförhållanden, vi måste skriva ut i vädret, " sa professor Sanjayan.

"Istället för några kilo material, vi måste hantera ton. Och även om vi inte behöver samma noggrannhet som flygindustrin, vi måste handla det till låg kostnad."

För att möta utmaningarna, Professor Sanjayan har utforskat två tillvägagångssätt. Det interimistiska alternativet är 3D-utskrift med "pulverbädd", där skrivaren sprider ett tunt lager av betongpulver, skriver sedan ut ett vattenbaserat "bläck" som sätter betongen där bläcket appliceras.

Lager på lager, processen upprepas. Utmaningen var att automatisera insamlingen och återanvändningen av de enorma mängderna oreagerat pulver som varje upplaga genererade, sa Sanjayan.

Pulverbädd var ett bra alternativ för att forma färdiggjutna sektioner av en byggnad i en fabrik.

"Vi kan göra mycket intrikata strukturer. Men det var inte en process som kunde äga rum ute i vind och regn."

För betongtryck på plats, det behövs en maskin som extruderar flytande betong, sa professor Sanjayan.

"Här, huvudfrågan är själva betongen, " han säger.

Betongen måste förbli flytande inuti skrivaren, men ställ in så fort den är tryckt för att behålla sin form och så kan nästa lager appliceras.

Traditionell betong beter sig inte så här. För närvarande, det vanligaste tillvägagångssättet är att kraftigt dosera betongen med kemiska retardanter som håller den flytande, dosera sedan kraftigt med acceleratorer när den extruderas. Men detta tillvägagångssätt äventyrar de mekaniska egenskaperna hos den färdiga produkten.

"Vi kommer på nya typer av cement som har dessa egenskaper i sig, " säger professor Sanjayan.

Även om han inte kan avslöja detaljerna ännu, ett alternativ är att använda en geopolymercement, ett material tillverkat av industriavfall som kallas flygaska.

"Arkitekter designar redan allt med dator, ", sa Sanjayan. "Istället för att skriva ut sina planer på papper, med 3D-utskrift trycker vi bara på en knapp och maskinen bygger den – det är den ultimata drömmen."