Домой Связной Дома с помощью 3д принтера. Перспективы в бизнесе

Связной

Дома с помощью 3д принтера. Перспективы в бизнесе

Сложно сегодня определить, кто придумал первым применять 3Д принтер строительный для печатанья домов, поскольку, начиная с 2000-х годов в этой области, т.е. использовании 3D технологий, исследования проводились параллельно несколькими независимыми группами ученых: в Китае, Нидерландах, Великобритании и США.

{ ArticleToC: enabled=yes }

Ясно лишь то, что трехмерная печать займет в будущем в строительном деле лидирующие позиции.

Это изменит строительную область кардинально : ускорит сооружение домов, снизит цены, обеспечит достойную сейсмическую устойчивость зданий.

Пока консерваторы сомневаются, конкуренция на рынке печати 3D разворачивается небывалыми темпами. Уже предложили уникальные продукты компании многих стран.

Применили 3D печать и российские компании (в Ярославле, к примеру). Компания «Спецавиа» использует устройство S-1160, использующее цемент марки 500 и смесь его с фиброволокном, а также с минеральными добавками.

Размер рабочей поверхности 3D принтера строительного внушительного размера и составляет 1000х1100х270 см.

Компания «Спецавиа» предлагает шесть вариантов строительных принтеров 3Д высокого качества разной модификации, которые могут отпечатать бетоном элементы для жилых домов размером до 36 м.куб.

Китайский WinSun

Шанхайская фирма Shanghai WinSun и Decoration Design Engineering Co лидирует в списке. Ее принтер трехмерный WinSun составляет 150 метров в длину, в ширину -10, а высотой он 6 метров. Согласитесь, что сооружение солидное. Оно в состоянии шестиметровое здание напечатать за считанные часы, используя для этого смесь, состоящую из цемента, стали и стекла.

Видео:

Видео: 3Д принтер строительный

Свои первые десять зданий она напечатала три года назад- в 2014 году. Стоимость каждого не превышала 270 000 рублей. По стоимости такое строительство дешевле вдвое, экономия материала превышает 60%, трудозатраты сокращаются на 80%.

Компания, после усовершенствования технологии, создала следующие свои объекты, представленные на выставке в китайской провинции под названием Цзянсу.

Самым высоким представленных разнотипных сооружений был пятиэтажный дом стоимостью 7 млн. руб. Понятно, что в заказах недостатка не было. В числе заказчиков был Египет.

Напечатанная пятиэтажка Шанхая

Арендой принтера заинтересовалась Саудовская Аравия, которая согласна в лизинг взять 100 принтеров, на которых планирует напечатать полтора миллиона построек. Арабские Эмираты также заключили договор. Там в минувшем году из таких деталей, напечатанных на принтере WinSun, уже сооружено здание, площадь которого составляет 240 м2.

Apis Cor, Америка

В прошедшем году реализован проект в Подмосковье — городе Ступино, над которыми работало шесть компаний России и штатовский стартап Apis Cor. Основал ее Никита Чен-Юн-Тай – уроженец России и разработчик данного оборудования.

Собранный им принтер 3D помог напечатать здание. Российские компании России на себя взяли лишь обустройство здания и отделку.

Чтобы напечатать внутренние перегородки, несущие стены и ограждения, потребовались сутки. Извлекали принтер, используя кран -манипулятор. Слои наращивали, применив аддитивную технологию. В практике России этот дом впервые не собирали из напечатанных деталей, а создавали как целостную конструкцию.

Видео:

Видео: 3Д принтер строительный

Дом по форме достаточно сложный. Выбрали его таковым, чтобы можно было показать возможности инновационного устройства. К этому добавим, что строили его в наиболее холодные месяцы, когда температура опускалась ниже 30 градусов, хотя использовать смесь бетона допускается при нижнем пределе +5 по Цельсию.

Успешно выдержало сложные условия оборудование благодаря тому, что строительство вели под тентом, где поддерживали нужный температурный режим.

Принтер, который помог реализовать проект, по конструкции напоминает небольшой башенный кран, имеющий возможность внутренней и внешней печати здания.

Оборудование достаточно небольшое, поэтому не создает при транспортировке никаких проблем. Не нужна ему длительная подготовка к работе.

Обошлось отпечатанное здание «под ключ» в 593568 рублей, т.е. стоимость одного метра квадратного составила 16 тысяч рублей . И это при том, что форма сооружения сложная. При простой, например, прямоугольной конфигурации, цена могла бы быть тринадцать тысяч рублей .

Преимущества конструкции:

Подача и смешивание автоматические;
Быстрая настройка – до 30 минут. Не требуется готовить площадку. Мусор после приготовления на строительной площадке не остается, поскольку производство является безотходным;
Широкий выбор конфигурации стен и их толщины
Прослойка воздуха, образующаяся в камерах стен, позволяет лучше сохранять тепло;
Погода не оказывает влияния на постройки благодаря специальным материалам, добавляемым в смесь;
Ниже намного стоимость в сравнении с бетонными аналогами, изготавливаемыми по классической технологи;
Возможность уплотнения желаемым материалом.

Технические параметры:

свое обеспечение программное;
обслуживается 2 работниками;
площадь — 132 м2;
используемый материал –геополимер или фибробетон;
размеры – 4х1,6х1,5 метра;
все принтера- 2000 кг;
энергопотребление-8кВт/ч;
высота, на которую происходит подъем, — 3100 мм;
суточная производительность в м2 – 100;
скорость рабочая и холостого хода в минуту– до 10 и 20 мм;
позиционирование и повтор – соответственно ±0,5 мм и 0,1-0,2мм;
по всем осям (X, Y, Z) — сервопривод;
по Х и Y направляющие – профильные прецизионные;
точность по Z – 0,1-0,2 мм;
стабилизация горизонтальная автоматическая – инклинометр высокой точности 0.0001 градус;
выключатели – бесконтактные по всем осям;
пространственное расположение головки печатающей отслеживается дальномером лазерным и гироскопом;
пространственная стабилизация – регулятор ПИД.

Устройства из Нидерландов

Строительный манипулятор 3D ProTo R 3Dp создан в Нидерландах.

Его «конек» — всевозможные конструкции из спецбетона разнообразной конфигурации. Разработчиком является фирма CyBe Additive Industries.

Видео:

Видео: 3Д принтер строительный

Цемент выталкивается прототипом устройства со скоростью двести миллиметров в секунду. Диаметр его 6,3 м, а головки печатающей -30 мм. Цементные слои по толщине равны 30мм. Если использовать не одну головку экструзионную, а несколько, то скорость можно довести до 4 тысяч мм/сек.

Сегодня разрабатывают механизм подающий, позволяющий уменьшить вдвое толщину цементного слоя — до 5 миллиметров. Как уверяют разработчики, R 3Dp снижает трудозатраты, уменьшает число отходов и сокращает время, затрачиваемое на возведение домов, на 80%.

Ведь в одну системы объединены все этапы — от проектирования до производства.

Интересно не только само устройство, но и применяемый для 3Д принтера материал CyBe MORTAR. Он является бетонным раствором, который разрабатывала этаж е компания и ее партнеры. Состав держат в строгом секрете.

Известно лишь то, что для его затвердевания требуется всего несколько минут, что значительно укоряет процесс возведения стен.

Углекислого газа, как утверждают разработчики, в окружающее пространство выбрасывается намного меньше, чем при традиционном способе, на 32%. Чистый с точки зрения экологии материал, помимо этого, полностью пригоден для переработки.

Принтер предназначен для опалубки, стен, полов и пр.

В данный период компания занята созданием мобильной версии — RC 3Dp с гусеницами. Он полезен для создания труб для канализации и высоких стен (до 4,5 метров).

Показатели:

Обеспечение программное – CyBe CHYSEL и CyBe ARTISAN;
Специальный материал — CyBe MORTAR;
Скорость — 200 мм/с;
Диапазон – до 2750мм;
Бетона на метр площади (толщина 40 мм) — 1,5 кг;
Число осей – 6;
Вид сети – локальная.

Помимо этого, у него имеется поддержка образовательная и сервисная, в том числе удаленная, и сертификат. Для загрузки составляющих и контролирования процесса достаточно два человека.

Комплектность

Комплект состоит из:

собственно манипулятора;
насосов;
блока управления.

С помощью этого уникального принтера, разработанного нидерландскими учеными, запланировано сооружение конференц-зала, площадь которого составит 90 м2,а форма будет отличаться небывалой сложностью.

Французский Batiprint3D

Французы не остались в стороне и разрабатывают проект, реализовать который задумано при помощи 3d принтера – Yhnova и способа Batiprint3D (печать «изнутри»).

Суть его состоит в распылении послойном двух полиуретановых слоев, служащих направляющими конструкциями, между которыми будет заливаться бетон.

Видео:

Видео: 3Д принтер строительный

По этому проекту, разработанному компанией TICA, планируется постройка пятикомнатного социального жилища, отличающегося стенами дугообразной формы и округлыми углами.

Принтер Batiprint3D способен уменьшить сроки строительства, сократить расходы на эксплуатацию и увеличить теплоизоляционные характеристики.

Планируемая площадь дома составит 95 м2. Возможна печать элементов, достигающих 7 метров в высоту. Начало проекта запланировано на сентябрь текущего года. А в случае его успешного завершения будем иметь инновационный способ, позволяющий в конкретном месте возводить недорогое жилье.

Американский DCP, MIT

Сотрудники Массачусетского университета поделились разработкой Digital Construction Platform. Этот прототип 3D мобильного принтера, работает который достаточно эффективно, доказательством чему является построенная командой круглая стена, поднявшаяся вверх на 3,6 метра (диаметр – 15 м).

Для возведения использовали в качестве материала для принтера 3Д монтажную пену быстрого затвердевания – 13 часов.

Видео:

Видео: 3Д принтер строительный

DCP собой представляет кран гидравлический на гусеницах с четырьмя степенями свободы. У однопальцевого манипулятора предусмотрено их шесть.

К слову, при необходимости, его легко заменить другим инструментом:

экструдером термопластичным или пенопластовым;
ковшом;
шлангом;
аппаратом сварочным.

Разработчики говорят, что работать принтер может с:

пенополиуретаном;
грунтом;
льдом;
бетоном.

Весит 3D строительный принтер более 36 тонн и питается вырабатываемой аккумуляторами и батареями солнечными энергией. Применять его можно для проведения строительных работ любой сложности.

Совместимо оно с иными материалами, способными держать форму, среди которых биоматериалы (сено, к примеру), а также программами печати 3D .

Пока на площадках строительных реальных оно не работает, поскольку команда занимается разработкой датчиков приближения, которые отвечать будут за безопасность. Они исключить возможные столкновения гиганта с предметами, имеющимися на строительных площадках и людьми.

Словения: BetAbram P1- P3

Видео:

Видео: 3Д принтер строительный

С 2012 года компания Словении разрабатывает сразу три модели NoD принтеров – P1-P3.

P1 будет печатать здания площадью до 144 метров квадратных без опалубки.

Видео:

Видео: 3Д принтер строительный

Его характеристики:

масса — 520 кг;
размер – 18х9х2,5 метров;
мощность — 4 кВт.

габариты – 12х6х2,5м:
масса — 400 кг;
мощность — то же 4 кВт.

вес – 250 кг
размеры — 6 x 3 x 2,5 м
мощность — 3 кВ.

Ориентировочная стоимость Р1 составляет 20000 евро . Стоимость P3 составит порядка 12 тысяч. Для производства одного устройства потребуется примерно два месяца.

Созданием строительных принтеров 3D заняты и менее известные компании. Уже пять лет над созданием их для печати старинных замков трудится Андрей Руденко.

Stroybot2 может создавать цементные слои, толщина которых до 30 мм, а высота достигает 10 мм.

В сравнении с аналогами, точность памяти и аккуратность у этого устройства намного выше. В качестве материала выступает песок с цементом и требующиеся добавки, вносимых в строгой пропорции.

Образцы

Видео макета филипинского дома:

Видео: 3Д принтер строительный

Андрей планирует напечатать замок Дракулы, который в действительности не жил в замке Бран (Румыния). Если деньги на проект собрать удастся, то в Американском штате Вашингтоне появится его крупномасштабная реплика.

Принтер Андрея обеспечивает завидную точность, позволяет добавлять слои, высота и ширина которых равны соответственно 10 и 30мм (и выше).

Над печатью другого здания — башни Винтерфелла в два этажа из знаменитой «Игры престолов» занимаются с прошлого года специалисты цементного завода в Екатеринбурге. Их принтер способен создавать постройки 8х8х4 метра. Предлагает экологичные модульные жилые дома, также напечатанные с помощью принтера, и компания PassivDom из Украины.

Для создания построек «под ключ» требуется всего восемь часов, а стоят они 32 тысячи долларов . Понятно, что такие устройства могут кардинальным образом изменить строительную отрасль, снизив себестоимость, ускорив процесс сооружения и обеспечив высокую устойчивость сейсмическую.

Остается надеяться, что в недалеком будущем эта технология обеспечит доступным жильем всех нуждающихся.

В настоящее время появилось много информации о 3D-принтерах, способных печатать объемные объекты. Но в нашей стране большая часть населения не воспринимает эти публикации всерьез. Возможно, это происходит потому, что мы хорошо осведомлены с какой черепашьей скоростью у нас внедряются новые разработки.

Но так происходит не во всем мире. Уже сейчас 3D-принтеры широко используются для печати отдельных объемных деталей для разных отраслей промышленности. И, конечно же, их возможности не могли пройти мимо архитекторов и строителей.

Высказанная впервые, идея печати готовых зданий практически всем показалась бредовой. Но как в этом направлении и идея начала обретать материальное воплощение, степень скептицизма резко пошла на убыль.

Разработка новых технологий 3D-печати крупных объектов

Работа в этом направлении ведется сразу в нескольких странах6 Великобритании, США, Нидерландах.

Трудность печати крупных объектов заключается не столько в отсутствии оборудования, сколько в необходимости разработки соответствующих смесей, которые можно использовать для строительства т технологий, способных без потери прочности возводимых зданий.

На данный момент необходимо решить три основных задачи 3D- билдинга:

Существующие модели 3D-принтеров в качестве строительного материала основном используют бетонную смесь, которая методом экструзии выкладывается горизонтально на ранее выложенный принтером слой.
Пока нет такого 3D-принтера, который бы предусматривал самостоятельное автоматическое И, если укладку горизонтальной арматуры еще можно осуществить вручную, то о вертикальном армировании пока приходится только мечтать.
Проблема в том, что как бы ни была хороша бетонная смесь, без арматуры построенная из нее конструкция долго не прослужит. Были идеи использовать для строительства вместо бетона АБС-пластик, который гораздо прочнее, но вопрос уперся в деньги – пластик примерно в 30 раз дороже бетона.
При изготовлении бетонных конструкций традиционным способом для повышения прочности конструкций всегда используется метод виброусадки бетонной смеси, который позволяет удалить из тела конструкции пустоты, поры и воздух. В конечном итоге прочность конструкции во многом зависит от качества проведения этой процедуры.
Технология же 3D-строительства не может использовать вибрацию как метод уплотнения бетонной смеси, так как в ней не Если же повергать вибрации только что уложенную принтером бетонную смесь, то вся конструкция просто потеряет форму и расползется.
Какой метод 3D-строительства вообще более целесообразен? Стоит ли ломать голову над тем, чтобы полностью автоматизировать все процессы, исключив человеческий труд?

В связи с этим предлагается 3 основных варианта, выгоду применения которых еще предстоит просчитать:

Супер-сложный 3D-билдер и один оператор, работающий с ним. Предположительный срок возведения дома – 1 день.
Сложный 3D-билдер и небольшая бригада работников (2-3 человека), которые решают несвойственные технике задачи (сложные формы здания, нестандартные решения стен и перекрытий). постройки дома – 1-2 дня.
Более простой и недорогой 3D-билдер и довольно многочисленная бригада рабочих (5 – 10 человек), решающая все несвойственные ему задачи. Предположительный срок постройки дома 2 – 3 дня.

Использование технологии в разных странах

В настоящее время в различных странах множество инженеров пытаются решить все вышеизложенные проблемы. К примеру, ученые из британского университета Loughborough University создали уникальный по свойствам цементный состав, использование которого позволяет печатать изделия практически любых форм: кубических, выпуклых, изогнутых, креугольных.

Эта технология позволяет создавать как небольшие конструкции , вазонов, скамеек, так и крупные строительные конструкции. Получившиеся бетонные фигуры легко поддаются необходимой корректирующей обработке и отделке.

Для увеличения прочности конструкции инженеры используют многослойную печать.

Ученые из Южнокалифорнийского университета, вдохновленные британским опытом, предлагают создавать огромные принтеры для печати прямо . Они создали проект под названием Contour Crafting, основой которого является использование просто громадного 3D-принтера, который будут собирать на строительной площадке и использовать не только для печати несущих конструкций, но и для создания канализации и электропроводки.

Если в Британии и Америке пока еще ведутся опыты, то шанхайская компания Shanghai WinSun уже создали и собрали собственный 3D-принтер гигантских размеров (150*10 м), с помощью которого можно создавать здания высотой до 6 м.
Строительным материалом здесь служит цемент, смешанный со стекловолокном, выполняющим роль арматуры.

Правда, пока это оборудование используется для печати одноэтажных домов несложной формы. Причем строительство таких домиков обходится вполовину дешевле, чем построенных традиционным способом. Это позволит даже не слишком обеспеченным людям приобретать собственное жилье.

Производство строительных принтеров

Пока на рынке не слишком много производителей 3D-принтеров для строительства. Одним из них является компания из Словении BetAbram, которая уже производит 3 модели этого оборудования.

Стоимость самой бюджетной модели составляет 12000 евро, для дорогих моделей этот показатель составит более 20000 евро. Такой принтер, не смотря на свою небольшую высоту, может напечатать здание объемом до 144 куб м.
Итальянская компания Wasp в данное время завершает работу над оборудованием, которое в будет использовать глину.

В нашей стране производством строительных принтеров занимается компания Спецавиа, которая предлагает пока 2 модели, с помощью которых можно сооружать дома размерами 1*7*3 м и 5*3,2*2,8 м.

Идеальная конструкция подобного принтера пока не создана, поэтому в разных странах постоянно ведутся работы в этом направлении. Создаются принтеры, способные использовать самое различное доступное сырье. Изучаются возможности использования оксида алюминия, керамики, стекла, что позволит печатать все необходимые для дома элементы.

Как еще используются 3D-принтеры в строительстве

Несмотря на привлекательность идеи печати дома целиком, не все компании считают это целесообразным. К примеру, в Нидерландах решили пойти другим путем и использовать возможности объемной печати для изготовления керамических кирпичей, названных PolyBricks.

При этом разработчики решили отказаться от использования для соединения кирпичей клеящих составов. Вместо этого за основу взяли столярные технологии соединения деталей между собой. В итоге строительные блоки имеют коническую форму и создаются таким образом, чтобы соединяющей силой являлась сила тяжести. Блоки проходят обжиг огнем, после чего их глазурованный кирпич.

Возможность создания на принтере сложных и поистине уникальных по форме деталей, позволяет архитекторам не ограничивать свою фантазию наличием стандартных элементов и создавать необычные проекты.

Скоро ли в России будут печатать дома?

В нашей стране разработка таких устройств пока ведется не особенно активно, но ученые работают над созданием собственных уникальных технологий.

К примеру, В Набережных Челнах создают установку, которая будет размещаться не над зданием, строя его снизу-вверх, и внутри него. Строительство несущих конструкций будет производиться роботом, печатающим не «под собой» а «вокруг себя». Закончив работу, он просто выедет из готового здания через созданный им же самим проем.

Купольная позволит решить многие вопросы, касающиеся снижения расхода строительного материала и более равномерного распределения нагрузок.

Ведется также и работа над изобретением новых строительных материалов. Одним из них будет смесь водостойкого гипсового вяжущего с измельченными отходами полимеров, картона, стекла и бумаги. Также в данный момент проходит испытания улучшенный стеклофибробетон, приспособленный для использования в строительных принтерах.

Как скоро в нашей стране таким способом, сказать трудно. Думается, что сначала будут возводить простейшие небольшие конструкции или использовать объемные принтеры для создания блочных конструкций.

Сложность заключается еще и в том, что Россия является страной с довольно холодным климатом, поэтому при строительстве 3D-билдером придется решать гораздо больше задач, связанных с необходимостью утепления возводимых конструкций.

3D-принтеры идут в строительство.

ООО "Ваш Инженер" на выставке MosBuild 2016

Профессор Берок Хошневис из Университета Южной Калифорнии в 2012 году сконструировал 3D принтер, позволяющий "печатать" небольшие строительные конструкции и дома до 2-х этажей. Первые пробные сооружения имели декоративное назначение и возводились для отладки технологии. Строение возводилось на спланированной площадке по уплотнённому щебню (без фундамента). Декоративные элементы изготавливались здесь же, как отдельные части, с последующим монтажом на несущую конструкцию.

Изобретение Хошневиса представляет собой большой манипулятор с закрепленным на стреле или на манипуляторе экстрактором (сопло с экструдером), через который выдавливается вязкая бетонная консистенция и равномерным слоем укладывается на рабочую поверхность. Слой за слоем, по заданному программой контуру, производится укладка стен сооружения. Эта технология так и была названа - "контурное строительство" (Contour Crafting).

Для начала работ с принтером необходимо подготовить строительный раствор, в состав которого входят цемент, стекловолокно, и иные материалы. 3D-печать применима только для возведения стеновых конструкций и изготовления отдельных элементов декора. Понятно, что стропила, кровлю, дверные и оконные рамы придётся монтировать отдельным бригадам строителей. Скорое время начального схватывания цемента позволяет нижележащим слоям не просаживаться по весом выше уложенных. Обычно на строительство дома малоэтажной застройки, площадью до 300 кв.м., уходит от 6 до 12 месяцев. При этом, все работы производятся в ручную и их качество целиком зависит от человеческого фактора. По 3D-технологии, дом площадью в 200 квадратных метров, можно напечатать всего за 24 часа. С учетом отделки и прокладки всех необходимых коммуникаций строительство занимает от одного месяца до полугода. Конечно же, это- в идеале.

Конструкции современных экструдеров позволяют "печатать" стены различными по составу бетонами, в том числе стандартными составами на основе цемента марки 500, а также использовать смеси с минеральными добавками и фиброволокном. Обычно в базовую комплектацию принтеров входит три печатающие головки-экструдеры, рассчитанные на печать разными составами. В инструкциях по эксплуатации принтеров есть технологические регламенты на смеси. К ПО прилагается библиотека готовых файлов с различными элементами ландшафтного дизайна и элементами зданий. На стройплощадке также задействуют растворную мешалку и мойку высокого давления. Всё что требуется от рабочих, это установить рельсы по периметру будущего дома и смонтировать 3D принтер. Остальное сделает компьютер, управляющий по заданной программе движением манипулятора и дозированием бетона.

В Китае архитектурная компания WinSun Decoration Design Engineering Company в шанхайском районе Цинпу за сутки возвела 10 домов площадью – 200 м2. Как и их американские коллеги китайские новаторы своим 3D-принтером «печатают» дома по частями, затем, собирая его в единое целое. В качестве материала китайцами использовался прошедший переработку строительный мусор и цемент с добавками стекловолокна (армирование бетона). К сожалению, при возведении конструкций посредством 3D-принтером, не может быть установлена вертикальная арматура, которая будет помешать манипуляциям экструдера на нужной высоте. Для целостности конструкции бетон нуждается в армировании, иначе произойдёт его растрескивание. Поэтому, в Китае дома армировали стекло-пластиковой сеткой. Используемый принтер имел длину 152 м, ширину – 10 м, и высоту 6 м.

Специалисты сходятся во мнении, что подобная технология найдёт спрос для постройки мало-бюджетных домов, прежде всего, для семей с невысоким уровнем дохода. Скорость современного строительного принтера составляет от семи до десяти кв. метров в минуту, а в Китае уже сейчас есть принтеры, способные за минуту напечатать более 50 м2. Себестоимость такого дома с дверями, окнами, кровлей, коммуникациями, с внешней и внутренней отделкой – порядка 8-10 000 $. Аналогичное строение из кирпича обойдется как минимум в два раза дороже. Продажная цена напечатанного дома с полной отделкой составит где-то: 16-25 тыс. долларов или 1 650 000-2 000 000 рублей.

Конечно, индустрия строительства домов с применением 3д-печати находится на начальном этапе своего развития, и оборудование производят немногие компании. Дешевле всего купить принтер производства Китая. Компания BetAbram собирается выпустить линейку из трёх принтеров для печати домов без опалубки: 4х3м, 12х6 м, 16х9 м (стоимость принтера-16x9 составит-44 000$). Изделия российской компании ЗАО «Спецавиа», которая находится в Ярославле, стоят дороже.

В сотрудники "НИИЖБ" не рассматривают строительства домов из фибробетона без стальной арматуры. Ими ещё не выработаны строительные нормы и правила под новые технологии.

Компанией "apis-cor" , при возведении стен сооружений по 3D-технологии, использует арматуру из стекловолокна, отрезки которой укладываются поперечно между последовательными слоями. Полное армирование с заливкой бетоном выполняется только в первом поясе возводимого здания (несущий армированный пояс). Стенки этого пояса выполняют роль несъёмной опалубки, которые удерживаются шпильками пропущенными через пластиковые трубки.

Возведённый принтером армопояс заливается бетоном, время затвердивания которого составляет несколько суток. На поверхность армопояса наносится слой гидроизоляционного битумного полотна и уже на него начинает класть свои последующие ряды 3D-принтер. Конструкция несущих стен отличается от армированного пояса. Здесь между двумя стенками принтер печатает волнистую перемычку и рабочие подкладывают между слоями отрезки стекло-арматуры.

Даже если 3D-печать станет значительно дешевле традиционных методов строительства коробок, то у меня есть скрытые сомнения в том, что в наших российских условиях всё будет также гладко как это демонстрируют фирмы производители в павильонных условиях или в случае отдельных строений на ими же выбранном участке. По этой технологии без всяких проблем могут быть произведены лишь элементы декора или объекты вспомогательного назначения.

Основу данной технологии составляет особый материал - быстро схватывающийся реакционно-порошковый бетон. Важная черта реакционно - порошкового бетона является отсутствие крупного заполнителя без потери эксплуатационных параметров. Здесь могут использоваться дешевые виды бетонов, такие как мелкозернистые и песчаный бетон модифицированный добавками (гиперпластификаторы, ускорители твердения, фибра). Для армирования существует два пути решения: введение в состав бетона стекловолокна или прокладка арматурных сеток между слоями наносимой бетонной смеси. Поскольку материал, используемый в данной технологии строительства, должен обладать быстрым набором прочности, чтобы каждые уложенные слои могли нести нагрузку от последующих, то есть предложения использовать в этой технологии активизированный бетон. Наиболее эффективным способом активации заполнителей за счёт увеличения поверхностной энергии является механохимическая обработка материала, достигаемая дроблением, измельчением и поверхностным истиранием твёрдофазных компонентов бетона.

Строительство с применением 3D-принтера предусматривает привлечение рабочих на видах работ:

1. выравнивание участка;

2. земляные работы для устройства ленточного фундамента;

3. заливка фундамента бетоном;

4. монтаж рельсового пути по двум сторонам будущего здания, для перемещения 3D-принтера (Contour Crafting);

5. когда здание возведено до уровня оконных проёмов, необходимо установить перемычки, а затем, когда «печать» первого этажа завершена, положить перекрытия;

6. работа печатной установки завершается после возведения каркаса здания. Кровельные и отделочные работы, а также установка окон и дверей выполняются рабочими.

Конструкции стен, производимых 3D-принтером (метод экструдирования или аддитивная технология), могут иметь различные формы (с чётко предустановленными геометрическими допусками), что пожалуй, является единственным оригинальным качеством данной технологии. Сначала принтер печатает на заданный уровень внутренний, наружный и средний слои стены, а затем скрепляет их зигзагообразным профилем «в форме рёбер жёсткости. В результате, полая стена обладает хорошей теплоизоляционной способностью, лёгкостью, а также, в пустотах стены можно прокладывать коммуникации и вентиляционные каналы.

Пока, к недостаткам 3D-печати домов можно отнести невозможность возведение зданий высотой более двух этажей и неустойчивость компьютерных технологий к физическим разрушающим факторам. Наверное, к дальнейшей отработке данной технологии в строительстве зданий, учёных подстёгивает возможность в короткие сроки возводить дома в зонах стихийных бедствий или иных катастроф, а также, в случае освоения Луны и Марса, поскольку эта технология позволит строить дома в условиях, непригодных для работы человека (низкие температуры, отсутствие кислорода и прочее).

К преимуществам 3D принтера в строительстве можно отнести скорость возведения коробки в идеальных условиях (постройка здания с площадью 240 квадратных метров будет печататься всего за 20 часов). По расчётам некоторых учёных, при использовании этой технологии, прочность стены повышается в 3,5 раза (прочность возведенной с помощью 3D принтера примерно 700 килограмм на 1 квадратный сантиметр, когда средняя прочность обычной стены составляет 200 килограмм на 1 квадратный сантиметр). Также они отмечают снижение расхода материалов (построенная данным способом стена полая, что существенно уменьшает расход необходимых материалов, она намного легче и обладает хороший теплоизоляцией). К тому же, по опыту китайских строителей стала очевидной возможность использовать в данной технологии вторсырьё (применение измельчённых строительных отходов, перемешанных с цементом).

Detect language Afrikaans Albanian Arabic Armenian Azerbaijani Basque Belarusian Bengali Bosnian Bulgarian Catalan Cebuano Chichewa Chinese (Simplified) Chinese (Traditional) Croatian Czech Danish Dutch English Esperanto Estonian Filipino Finnish French Galician Georgian German Greek Gujarati Haitian Creole Hausa Hebrew Hindi Hmong Hungarian Icelandic Igbo Indonesian Irish Italian Japanese Javanese Kannada Kazakh Khmer Korean Lao Latin Latvian Lithuanian Macedonian Malagasy Malay Malayalam Maltese Maori Marathi Mongolian Myanmar (Burmese) Nepali Norwegian Persian Polish Portuguese Punjabi Romanian Russian Serbian Sesotho Sinhala Slovak Slovenian Somali Spanish Sundanese Swahili Swedish Tajik Tamil Telugu Thai Turkish Ukrainian Urdu Uzbek Vietnamese Welsh Yiddish Yoruba Zulu

Afrikaans Albanian Arabic Armenian Azerbaijani Basque Belarusian Bengali Bosnian Bulgarian Catalan Cebuano Chichewa Chinese (Simplified) Chinese (Traditional) Croatian Czech Danish Dutch English Esperanto Estonian Filipino Finnish French Galician Georgian German Greek Gujarati Haitian Creole Hausa Hebrew Hindi Hmong Hungarian Icelandic Igbo Indonesian Irish Italian Japanese Javanese Kannada Kazakh Khmer Korean Lao Latin Latvian Lithuanian Macedonian Malagasy Malay Malayalam Maltese Maori Marathi Mongolian Myanmar (Burmese) Nepali Norwegian Persian Polish Portuguese Punjabi Romanian Russian Serbian Sesotho Sinhala Slovak Slovenian Somali Spanish Sundanese Swahili Swedish Tajik Tamil Telugu Thai Turkish Ukrainian Urdu Uzbek Vietnamese Welsh Yiddish Yoruba Zulu

Сегодня сложно сказать, кто первым додумался попробовать напечатать на 3D принтере жилой дом, но уже сейчас понятно, что в недалеком будущем технология трехмерной печати станет неотъемлемой частью строительного дела.

В начале двухтысячных годов сразу несколько независимых друг от друга групп ученых начали исследования в области применения технологии 3D печати в строительстве.

Инженеры из Китая, США, Великобритании и Нидерландов усердно трудились, не покладая рук. Вполне возможно, что через пару лет каждый желающий сможет купить 3d принтер для строительства домов на розничном рынке. Пока это всего лишь догадки.

Давайте остановимся подробнее на уже достигнутых результатах.

Дом на 3d принтере – миф или реальность?

Группе инженеров британского Университета Лафборо, работающих под руководством доктора Сунгву Лима, удалось создать уникальный цементный состав, позволяющий печатать изделия любых форм: выпуклые, краеугольные, изогнутые, кубические.

Исследователи отказались от применения технологии лазерного спекания и цифровой обработки светом. Вместо этого они вернулись к истокам 3D печати в лице несколько видоизмененной технологии послойного наплавления.

Усовершенствованная цементная формула укладывается методом экструдирования, что позволяет значительно упростить строительные работы, так как исключается необходимость в опалубке. Готовые бетонные фигуры легко поддаются корректировке и отделочным работам.

Эксперименты британских инженеров не прошли бесследно. Их идея вызвала живой интерес ученых из Южно-Калифорнийского университета. Они предложили использовать огромные машины для 3D-печати непосредственно на строительных площадках.

На данный момент в патентное бюро США был направлен проект под названием Contour Crafting, на основе которого планируется собрать огромный принтер, который сможет печатать дома в сборе: не только несущие стены, но и проводку вместе с сантехникой.

Компании, опередившие время

В шанхайской компании Shanghai WinSun Decoration Design Engineering Co не стали дожидаться, пока американские конструкторы соберут футуристическую машину. Вместо этого предприимчивые инженеры собрали собственный 3D-принтер WinSun, поразивший мировую общественность в первую очередь своими размерами.

Аппарат 150 метров длиной и 10 метров шириной способен всего за несколько часов напечатать здание высотой до 6 метров. 3d строительный принтер WinSun в качестве «чернил» использует цемент, усиленный стекловолокном.

Компания уже применила свое изобретение на практике. Пока речь идет про недорогое, несложное одноэтажное жилье, однако в Shanghai WinSun переполнены энтузиазмом. Тестовые образцы обошлись предприятию на 50% дешевле, чем при использовании классических методов строительства.

Справедливости ради, стоит заметить, что опытные образцы домов, несущие стены которых напечатаны с помощью принтера, появились не только в Шанхае. В США активно развивается частный проект по строительству жилых конструкций. Руководит ним молодой и амбиционный инженер Андрей Руденко.

В отличие от остальных, Андрей планирует создать принтер, который сможет печатать дома не только на подготовленной строительной площадке, но и на холмистой местности. Автор проекта уже добился значительных результатов в своих начинаниях, о чем свидетельствует данное видео:

Пока работа над основным проектом находится в самом разгаре, Руденко решил продемонстрировать общественности, на что способен принтер, собранный по его технологии.

В результате в Миннесоте появился небольшой импровизированный замок, доказывающий, что идеи Андрея имеют право на реализацию:

Дом, напечатанный на 3d принтере по доступной цене

Словенская компания BetAbram занялась серийным производством строительных принтеров. На данный момент модельный ряд продукции словенского производителя ограничен тремя моделям – P1, P2 и P3.

Стоимость бюджетной модели составит «всего» 12000 евро, в то время как флагманы линейки будут продаваться по цене от 20000 евро. Учитывая, что аппарат может печатать несущие конструкции, его стоимость полностью себя оправдывает. Но что более важно, окупает себя с лихвой.

В компании утверждают, что принтер BetAbram P1 способен напечатать бетонное здание без опалубки объемом 144 квадратных метра. Примечательно, что высота аппарата составляет чуть больше двух метров.

Специальная платформа, водруженная на регулируемые по высоте рельсы, оперативно поднимает экструдер по оси Z, в то время как размеры осей X и Y ограничены (например, для принтера P3 16 х 9 метров).

А как же насчет внутренних стен? Все, описанные выше технологии и изобретения ориентированы на строительство внешних конструкций. Но на рынке трехмерной печати нашлись компании, которые всерьез задумались над обустройством жилого пространства изнутри.

К примеру, Emerging Objects изобрели соляной полимер для печати межкомнатных перегородок, изящно зондирующих помещение. Соединив воедино строительный клей и соль, добытую в пруду Редвуд-сити, изобретатели получили недорогой, легкий, водостойкий, полупрозрачный материал.

Первым проектом Emerging Objects стал 3D-печатный дом под кодовым названием 1.0. Стены в комнатах целиком и полностью печатаются из новоизобретенного материала Saltygloo. В результате получается очень красивый, изящный и достаточно прочный дом, который станет украшением любой курортной зоны.

Рональд Раэль решил не останавливаться на достигнутом. Недавно функционер, возглавляющий Emerging Objects, сообщил, что планирует возвести дом из современных 3D-печатных материалов.

Внутренние стены, как уже говорилось, будут сделаны из Saltygloo, а наружные напечатают из Picoroco – запатентованных чернил, являющих собой цементный полимер. Стоит отметить, что все строительные элементы печатаются на промышленном оборудовании.

3d принтер и строительство домов, как взаимодополняющие элементы.

В Нидерландах решили пойти немного другим путем. Исследователи, представляющие лабораторию Sabin Design при Корнельском университете, решили, что современная промышленность не готова к печати домов целиком. Вместо этого они сосредоточили свои усилия на печати керамических кирпичей.

Ученые решили обойти традиционные трудоемкие методы строительных работ, заменив шлакоблоки, цементный раствор и физический труд с помощью изделия под названием PolyBricks.

Специалисты из Sabin Design решили отказаться от традиционных клеящих составов. Кирпичи Polybrick создавались с учетом классических столярных технологий, применяющихся строителями для скрепления между собой деревянных изделий. Другими словами, кирпичные блоки проектируются таким образом, чтобы сила тяжести соединяла между собой все детали конструкции.

Для изготовления несущих блоков использовался современный порошковый 3D-принтер ZCorp 510, который полностью оправдал свою функциональность и продемонстрировал высокое качество печати.

В итоге

Армия – двигатель современного прогресса. По крайней мере, так считают многие уважаемые ученые. Как известно, большинство уникальных технологий, которые появились в нашей жизни, были подарены «гражданским» предприятиями оборонной промышленности.

3D строительство – это тот редкий случай, когда предприятия оборонной промышленности заинтересовались исконно гражданскими разработками для военных целей.

ВМС США всерьез заинтересовались методами печати бетоном. Национальный научный фонд США при поддержке оборонных ведомств решили финансировать разработки компании Contour Crafting.

Это означает лишь одно – 3D печать в строительстве определенно нашла свое место и вполне возможно, очень скоро, строительство станет частью технологии трехмерной печати, а не наоборот!