Sustainable development in building engineering – hempcrete in 3D printing technology

openaccess, Vol. 637 (9) 2025 / piątek, 19 września, 2025

Zrównoważony rozwój w budownictwie – beton konopny w technologii druku 3D

(Open Access)

DOI: 10.15199/33.2025.09.17

citation/cytuj: Piechówka-Mielnik M., Bednarz Ł., Krupa M., Wojciechowska G., Dolińska N. Basic aspects of reducing the embodied carbon footprint of a building. Materiały Budowlane. 2025. Volume 637. Issue 09. Pages 129-135. DOI: 10.15199/33.2025.09.17

The paper presents applications of 3D concrete printing technology and reinforcement of mixtures with hemp fibers. It discusses the requirements for 3D printable concretes, fiber properties, and their impact on the rheology and mechanical parameters of mixtures. The results of studies on cement mixtures with fiber addition are presented, considering the effect of the w/c ratio on consistency and print quality. Combining 3D printing with natural fibers supports sustainable construction.

W artykule przedstawiono zastosowanie technologii druku 3D betonu i zbrojenia mieszanek włóknami konopnymi. Omówiono wymagania dotyczące betonów do druku 3D, właściwości włókien oraz ich wpływ na reologię i parametry mechaniczne mieszanek, a także wyniki badań mieszanek cementowych z dodatkiem włókien, uwzględniając wpływ współczynnika w/c na konsystencję i jakość wydruku. Połączenie druku 3D z naturalnymi włóknami wspiera zrównoważone budownictwo.
3D printing; concrete; cement composites; hemp fibers; rheological properties; sustainable construction.

druk 3D; beton; kompozyty cementowe; włókna konopne; właściwości reologiczne; zrównoważone budownictwo.
  1. Le TT, Austin SA, Lim S, Buswell RA, Gibb AGF, Thorpe T. Mix design fresh properties for high-performance printing concrete. Mater Struct. 2021;45:1221–1232.
  2. Placzek G, Schwerdtner P. A global snapshot of 3D-printed buildings: uncovering robotic-oriented fabrication strategies. Buildings. 2024;14:3410. https://doi.org/10.3390/buildings14113410.
  3. Heidelberg Materials. Größtes 3D-gedrucktes Gebäude Europas. https:// www.heidelbergmaterials.de/de/media/baufachpresse/groesstes-3d-gedrucktes- gebaeude-europas [accessed: 28 Apr. 2025].
  4. Lim S, Buswell RA, Le TT, Austin SA, Gibb AGF, Thorpe T. Developments in construction-scale additive manufacturing processes. Automat Constr. 2012;21:262–268.
  5. Buswell RA, Leal de Silva WR, Jones SZ, Dirrenberger J. 3D printing using concrete extrusion: a roadmap for research. Cem Concr Res. 2018;112:37–49. https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2018.05.006.
  6. Le TT, Austin SA, Lim S, Buswell RA, Law R, Gibb AGF, Thorpe T. Hardened properties of high-performance printing concrete. Cem Concr Res. 2012;42:558–566.
  7.  Ma GW, Wang L, Ju Y. State-of-the-art of 3D printing technology of cementitious material – an emerging technique for construction. Sci China Technol Sci. 2018;61:475–495. https://doi.org/10.1007/s11431-016-9077-7.
  8. Sokołowski P, Kossakowski P. Kompozyt wapienno-konopny – materiał ekologiczny. Zesz Nauk Pol Częst Bud. 2019;1:230–234. https://doi. org/10.17512/znb.2019.1.36.
  9. Yemesegen EB, Memari AM. A review of experimental studies on cob, hempcrete, and bamboo components and the call for transition towards sustainable home building with 3D printing. Constr Build Mater. 2023;339:132603. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2023.132603.
  10.  Gołębieski M. Kompozyty konopno-wapienne (hempcrete). Materiały Budowlane 2016;7:91–94. https://doi.org/10.15199/33.2016.07.29.
  11. Gołębieski M, Pietruszka B. Efektywność energetyczna budynków wykonanych w technologii kompozytów wapienno-konopnych. Materiały Budowlane 2023;1:38–41. https://doi.org/10.15199/33.2023.01.09.
  12.  Yadav M, Saini A. Opportunities and challenges of hempcrete as a building material for construction: an overview. Mater Today Proc. 2022;65:2021– 2028. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2022.05.576.
  13.  Arnold J, Smith DA. 3D printed polylactic acid – hemp fiber composites: mechanical, thermal, and microcomputed tomography data. Data Brief. 2021;39:107534. https://doi.org/10.1016/j.dib.2021.107534.
  14.  Beg MDH, Pickering KL, Akindoyo JO, Gauss C. Recyclable hemp hurd fibre-reinforced PLA composites for 3D printing. J Mater Res Technol. 2024;33:4439–4447. https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2024.10.082.
  15. Sultan R, Skrifvars M, Khalili P. 3D printing of polypropylene reinforced with hemp fibers: mechanical, water absorption and morphological properties. Heliyon. 2024;10:e26617. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2024. e26617.
  16. Valin Fernandez M, Monsalves Rodriguez MA, Medina Muñoz CA, Palacio DA, Oñate Soto AG, Valin Rivera JL, Valenzuela Diaz FR. Cationized hemp fiber to improve the interfacial adhesion in PLA composite. Polymers. 2025;17:652. https://doi.org/10.3390/polym17050652.
dr inż. Magdalena Piechówka-Mielnik, Politechnika Wrocławska, Wydział Budownictwa Lądowego i Wodnego
ORCD 0000-0003-1172-9238
dr hab. inż. Łukasz Bednarz, prof. uczelni, Politechnika Wrocławska, Wydział Budownictwa Lądowego i Wodnego
ORCD 0000-0002-1245-6027
dr hab. inż. arch. Michał Krupa, prof. uczelni, Politechnika Krakowska, Wydział Architektury
ORCID 0000-0002-2199-0598
mgr inż. arch. Gabriela Wojciechowska, Szkoła Doktorska Politechniki Wrocławskiej
ORCID 0000-0001-7041-5373
mgr inż. Noëlla Dolińska, Szkoła Doktorska Politechniki Wrocławskiej
ORCID 0009-0007-7163-0375

dr inż. Magdalena Piechówka-Mielnik, Politechnika Wrocławska, Wydział Budownictwa Lądowego i Wodnego
ORCD 0000-0003-1172-9238

Correspondence address: magdalena.piechowka-mielnik@pwr.edu.pl

Full paper:

DOI: 10.15199/33.2025.09.17

Article in PDF file

Received: 18.03.2025 / Artykuł wpłynął do redakcji: 18.03.2025 r.
Revised: 13.05.2025 / Otrzymano poprawiony po recenzjach: 13.05.2025 r.
Published: 19.09.2025 / Opublikowano: 19.09.2025 r.