Главная Журналы Строительный 3д принтер который печатает дом

Строительный 3д принтер который печатает дом

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!

В этой статье мы расскажем о том, как приобрести 3Д принтер для печати домов и как организовать строительный бизнес на базе такого оборудования.

Вопреки распространенному мнению появившиеся недавно строительные 3д-принтеры печатают дома и строительные конструкции не из пластика или силикона, как его обычные «братья», а из бетона.

Как правило, для такой печати применяются стандартные составы, в основе которых лежит цемент марки 500. Такие составы недороги, и их компоненты свободно можно приобрести в любом городе мира.

Как и в случае с обычными 3д-принтерами, в основе принципа работы строительного принтера лежит экструзия. Сначала необходимо подготовить строительный раствор, в состав которого входят цемент, стекловолокно, иногда керамзит и иные материалы. Затем принтер выдавливает этот раствор через специальные сопла, нанося его слой за слоем на основание, что позволяет возвести стены небольшого здания всего за пару-тройку часов .

Принтер позволяет быстро «напечатать» все стены и прочие конструкции, например, лестницы, но кровлю нужно делать традиционными методами – принтеров, способных напечатать качественную крышу, пока что не существует.

Само собой, после завершения строительства потребуется внешняя и внутренняя отделка, прокладка коммуникаций, монтаж окон и дверей.

Как быстро можно строить с 3d-принтером

Средняя скорость печати современного строительного принтера составляет от семи до десяти кв. метров в минуту, а в Китае уже сейчас активно используются устройства, способные за минуту напечатать более 50 «квадратов».

Всего за пару часов такие установки могут напечатать целый дом площадью в 200 квадратных метров. С учетом отделки и прокладки всех необходимых коммуникаций строительство занимает от одного месяца до полугода.

Сколько стоит строительство домов с применением 3д-принтера

Указать стоимость строительства здания с использованием невозможно, поскольку он позволяет строить здания любой конфигурации, создавать архитектурные элементы почти любой сложности, возводить стены любой толщины.

Для примера : себестоимость строительства небольшого, около 100 квадратных метров, типового дачного домика составляет всего 2,5-3,5 тысячи долларов. Себестоимость такого дома с дверями, окнами, кровлей, коммуникациями, с внешней и внутренней отделкой – порядка 8-10 тыс. долларов.

Аналогичное строение из кирпича обойдется как минимум в два раза дороже. Продать напечатанный дом с полной отделкой можно за 16-25 тыс. долларов.

Столь низкую стоимость строительства обеспечивают невысокие цены на материалы и предельно точное их дозирование, а также высокое качество строительства: печать не дает каких-либо отклонений по углам, и впоследствии не приходится ничего «дорабатывать» – все стены, проемы для дверей и окон практически идеально ровные, щелей также нет – стена получается монолитной.

Стоимость 3d-принтера для строительства

Пока что индустрия строительства домов с применением 3д-печати находится на начальном этапе своего развития, и производят немногие компании.

Дешевле всего купить принтер производства Китая . Немногим дороже обойдутся продукты российской компании ЗАО «Спецавиа», которая базируется в Ярославле. По соотношению цены и качества они являются лучшими из представленных на рынке.

Модели строительных 3d-принтеров

Рассмотрим несколько моделей 3d-принтеров, предлагаемых компанией «Спецавиа»:

S-4063 : это небольшое устройство используется для печати малых архитектурных форм, отдельных элементов для домов, бетонных конструкций площадью до 18-ти квадратных метров. Стоимость устройства: 8,5 тыс. долларов.
S-6045 : устройство может использоваться для печати сложных конструкций размером до 12,6 квадратных метров. Стоимость устройства: 21 тыс. долларов.
S-1160 : этот принтер позволяет печатать крупные конструкции и здания площадью до 280-ти квадратных метров. Стоимость устройства: 29 тысяч долларов.

Инвестиции и окупаемость

Приобретение печатного устройства и материалов обойдется примерно в 35 тысяч долларов. Еще не менее пяти тыс. долл. потребуется на зарплату рабочим и работы по завершению строительства после возведения бетонных конструкций.

При строительстве коттеджей и дачных домов себестоимостью до 10 тысяч долларов (срок строительства от двух до трех месяцев) и их продаже за 17-18 тысяч долл. чистая прибыль составит порядка трёх-четырёх тысяч долларов в месяц, с одного построенного дома.

Срок окупаемости бизнеса – до полутора лет.

Как видите, печать домов может быть , тем более, что сегодня конкуренция в этой сфере все еще достаточно невысока.

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:

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.

Связь строительной отрасли с компьютерными технологиями формируется годами и в наши дни польза от нее очевидна для специалистов разных направлений. Главным образом используются средства виртуального моделирования, позволяющие с высокой точностью разрабатывать архитектурные и дизайнерские проекты. Но этим не ограничивается потенциал новых технологий. Не так давно началась популяризация принтеров с трехмерной печатью, которые работают на основе тех же проектных решений с виртуальными компонентами. Продолжением концепции стал строительный 3D-принтер. В России данную идею осваивает Андрей Руденко, предлагая быстрый способ возведения стен и некоторых инженерных конструкций. Также подобные технологии развиваются в Китае, Голландии и США.

Общий технологический процесс

В целом процесс повторяет традиционное строительство. Работы также начинаются с разработки общей концепции здания, составления проектного решения и подбора материалов. Начальные этапы строительства могут предусматривать также использование компьютерного моделирования - в любом случае непосредственные монтажные мероприятия будут задействовать мощности вычислительных машин.

Далее формируется бетонная смесь, на основе которой будут выкладываться стены. Собственно, первые модели строительных принтеров могли выполнять лишь односложные задачи по укладке стеновых конструкций. В современных аппаратах предусматривается не только возможность устраивать различные по конфигурации сооружения, но также дополнять этапы строительства изоляционными и облицовочными работами. Конечно, о сооружении полноценных завершенных объектов речь пока не идет, однако, производители оборудования стремятся к идее строительства, не предполагающего постобработку.

Техника строительства

В технологическом плане данный метод схож с работой обычных принтеров для трехмерной печати. Только в традиционном варианте предполагается формирование небольших по размеру предметов из специальных масс на основе пластиков и полимеров. В случае со строительными аппаратами есть два принципиальных отличия. Во-первых, это размеры принтера. В зависимости от версии и особенностей технологического процесса он может соответствовать по габаритам и автокрану, и небольшому грузовику. Во-вторых, строительный 3Д-принтер использует в качестве рабочей массы бетонный раствор. Подача смеси осуществляется также через специальный экструдер, работающий в автоматическом режиме.

Высокая точность выполнения операций, к слову, определяется как раз четким позиционированием головки принтера. Таким образом, можно осуществлять укладку фундамента, стен, перекрытий, лестничных и других конструкций. В зависимости от модели принтера могут выполняться мелкие проемы, инженерные отверстия и коммуникационные ниши. В отдельных случаях строительный 3Д-принтер позволяет формировать специальные отверстия для дальнейшего внедрения арматурных стержней.

Особенности китайского 3Д-строительства

Китайские разработчики являются первопроходцами в этом направлении строительства. Они создали технологию, согласно которой можно за сутки возвести дом. Другое дело, что строение будет бюджетным и с присущими данной категории недостатками дешевого жилья. В качестве основы для строительной массы в данном случае используется не только бетонная смесь, но и экологически чистые промышленные отходы. Такое решение обусловлено стремлением к удешевлению процесса.

Кроме того, по китайской технологии предусматривает включение в основной состав массы стекловолокна. Это значительно повышает качество результата, поскольку облегченная композитная арматура не только выигрывает у традиционного металла по ряду прочностных показателей и массе, но и упрощает процесс монтажа. Причем в случае с принтером используется измельченное стекловолокно в самой массе, что избавляет конструкцию от недостатков, возникающих при внедрении металлической арматуры в готовые проемы.

Голландская технология

Голландские инженеры осваивают несколько другие направлений продвижения концепции строительного принтера. Они ориентируются не на укладку смесей как таковую, а на изготовление стройматериалов и конструкций. Довольно успешным стало производство керамического кирпича, который выпускается через экструдер из массы шлакоблока.

Низкая стоимость сырья и минимальные затраты на само изготовление материала делает эту технологию финансово оправданной. Но и процесс сооружения домов не остался без внимания. Дело в том, что 3D-принтер для строительства домов выпускает блоки с конической формой, которая избавляет рабочих от необходимости использовать связующие смеси. Также некоторые компании осваивают каркасное возведение зданий. В этом случае принтер печатает полноценные монтажные панели, из которых в дальнейшем формируются домкомплекты.

Серийное производство принтеров

Пока создатели строительных принтеров не решаются на полноценное представление своей продукции на рынке.

Хотя попытки такие, безусловно, есть. Достаточно отметить модель BetAbram и отечественные разработки предприятия «СпецАвиа». При этом аппараты, доступные широкому кругу потребителей, можно разделить на два класса. Это крупногабаритный строительный 3Д-принтер, который практически не имеет ограничений по сооружению типовых зданий с точки зрения размеров, а также небольшие устройства, входящие в рельсовые комплексы. Второй вариант более доступен в плане финансов и позволяет изменять конструкцию в зависимости от требований к строительным задачам.

Дополнительный опционал

Процесс строительства в классическом понимании предусматривает выполнение множества операций. Это не только укладка стен, установка перегородок и монтаж конструкции под кровлю, но и облицовочные работы, и обустройство проемов. Почти во всех современных версиях 3D принтер для строительства домов позволяет осуществлять укладку бетонной смеси. Однако для других операций производители предусматривают вспомогательные устройства. Например, для монтажных мероприятий на той же крыше предлагается гидроподъемник, а в осуществлении отделочных работ можно использовать мойку высокого давления.

Предусматривается в некоторых версиях и улучшение базовых возможностей оборудования. К примеру, растворная мешалка избавляет пользователя от самостоятельного приготовления бетонной смеси. На ней можно создать оптимальную массу с характеристиками, которые предусматривает технология. Строительство домов с помощью принтера также требует специального энергообеспечения. Для организации этой части разработчики предлагают вводную проводку и электрошкафы питания.

Преимущества строительных принтеров

Строительство по новой технологии целесообразно использовать лишь в некоторых направлениях. В частности, отмечается высокое качество при укладке монолитных конструкций. Создание фундаментной основы, к примеру, заметно превосходит по скорости и эксплуатационным свойствам традиционные техники. Отдельные разработки касаются именно замены вибропрессования бетонной массы, так как автоматизация строительства в виде точного послойного формирования стяжки исключает образование воздушных пустот. По большому счету, такие принтеры повышают скорость процесса и оптимизируют чем и привлекают крупные компании.

Недостатки строительных принтеров

Даже в современных исполнениях строительное печатающее оборудование не способно обеспечивать полный цикл монтажных и ремонтных операций. Несмотря на желание производителей и технологов приближать реальность исключения необходимости постстроительства, эта идея пока еще очень далека. Кроме того, практика показывает, что и в нынешнем виде технология (строительство домов путем 3Д-печати) проигрывает квалифицированному ручному труду. Выполнение стяжки не менее качественно производит опытная бригада строителей. Относится это и к традиционной кладке стен. Впрочем, по скорости выполнения операций и точности все же выигрывает принтер.

Вопрос цены

Одним из главных факторов, который сдерживает распространение такой техники, является стоимость. И все же в специализированных областях наблюдается немалый спрос на строительный 3Д-принтер. Цена серийного оборудования начального уровня составляет порядка 700-800 тыс. руб. За эту сумму можно рассчитывать на ограниченный функционал, которого, тем не менее, хватит на качественное выполнение бетонных покрытий, создание стен и фундаментов. Сложные технологические операции подобные устройства не потянут.

Агрегаты, которые способны возводить полностью каркасную основу домов пользуются большим распространением, но и стоят недешево. Как правило, это массивный строительный 3Д-принтер, цена которого составляет в среднем 2-3 млн. При этом надо учитывать, что и материалы в виде рабочих смесей потребуются специальные - тоже по немаленьким ценам.

Заключение

При всех недостатках специалисты отмечают перспективность данного направления строительных технологий. На этом этапе еще рано говорить об экономической целесообразности внедрения подобных разработок на рынок с расчетом на коммерческий успех. И дело не только в том, что строительный 3Д-принтер дорого стоит, и свои лучшие качества проявляет лишь в отдельных работах. Как правило, возможности такого оборудования оказываются неконкурентными при сравнении с традиционной ручной силой. Единственное очевидное преимущество, оправдывающее использование такой техники, заключается в высокой скорости строительства. Но, опять же, эта сфера развивается всего несколько лет, и не исключено, что уже в скором будущем разработчики сделают новый шаг в продвижении строительной печати.

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