Первый дом построенный 3d принтером

Возведение любого здания предполагает наличие элементарных структурных единиц: кирпичей, панелей, готовых модулей. Создание новых единиц и их существование определяются многими факторами, но прежде всего ценой и возможностями комбинации. Как правило, чем массивнее такая единица, тем быстрее возводится здание и тем меньше его цена, но из-за этого постройки, как правило, лишены индивидуального характера. Контурное строительство, которое предлагает просто распечатывать дома на специальных 3D принтерах, может стать революцией в решении этой дилеммы.

Технология 3D принтеров не так нова, как может показаться на первый взгляд: она была разработана ещё в 1984 году компанией Charles Hull. Через четыре года была создана первая модель 3D принтера для печати в домашних условиях.

Первый 3 D принтер для печати в домашних условиях SLA -250

Но пик популярности 3D принтера, как и скачок в развитии технологии, приходится на XXI век: уже сейчас принтер может печатать большую часть своих собственных деталей, ведутся эксперименты по использованию биоматериалов для картриджей, что позволит печатать даже человеческие органы. Неудивительно, что достаточно большой 3D принтер представляется идеальным вариантом для строительства домов.

Принтер для контурного строительства домов

Суть технологии в том, что специальным устройством послойно укладывается пластичный материал, заправленный в картриджи. «Распечатать» дом на таком устройстве можно будет за считанные дни, при этом сведя отходы от стройки фактически к нулю.

3 D принтер для строительства, разработанный в университете Лафборо

На данный момент в промышленных масштабах проект такого принтера реализован только китайской компанией Shanghai WinSun Decoration Design Engineering Co. Устройство высотой 150 метров пока может «печатать» только типовые конструкции не более 6 метров в высоту.

Дом, напечатанный на 3 D принтере

Но в перспективе, при развитии технологии, контурное строительство предполагает очень большую гибкость в реализации архитектурных проектов. На одном и том же принтере, не закупая новые материалы, только внося изменения в программу, можно будет возводить самые разные по форме здания. Уже сейчас архитекторы из Universe Architecture (Голландия) планируют «напечатать» дом в форме ленты Мёбиуса.

«Ландшафтный дом» в форме ленты Мёбиуса

Пока не разработано 3D принтеров, позволяющих «печатать» высотные здания, но и в этом направлении идёт активный поиск решений. Компания MX3D планирует «распечатать» мост в Амстердаме, чтобы впоследствии применить протестированную таким образом технологию к строительству высотных зданий.

Проект «напечатанного» моста MX3D

Использование 3D принтера может стать идеальным решением для строительства дешёвого, но уникального жилья быстро и без отходов. И такой способ возведения зданий может быть востребован не только на Земле: эти качества также важны, если строить дома на других планетах. Уже сейчас Nasa планирует использовать 3D принтер, разработкой которого занимается профессор университета Южной Калифорнии Берок Кошневиц, для постройки обитаемой базы на Луне.

Проект возведения обитаемой базы на Луне

02.05.2017

WinSun, Китай

Первое место в списке по праву занимает шанхайская компания Shanghai WinSun Decoration Design Engineering Co. Китайский строительный 3D-принтер WinSun - это солидное сооружение - 150 метров длиной, 10 метров шириной и более 6 метров высотой. WinSun способен всего за несколько часов напечатать здание высотой до 6 метров. Для печати зданий принтер WinSun использует смесь из строительных отходов, включающих стекло, сталь и цемент.

Первые десять домов компания «напечатала» в 2014 году. Каждый из них стоил немногим более £3000 (270 тыс. рублей). Постепенно технология была усовершенствована, и компания изготовила для выставки в промышленном парке в китайской провинции Цзянсу несколько разнотипных зданий, самое высокое из которых насчитывало пять этажей. Цена этих домов, начиналась от £100.000 (от 7 млн руб). Во время и после выставки компания получила несколько сотен заказов, в том числе от правительства Египта.

Возведение зданий с помощью WinSun обходится примерно на 50% дешевле, чем при использовании классических методов строительства, экономия материала достигает 60%, экономия трудозатрат - 80%!

5-этажный дом, напечатанный принтером WinSun в Шанхае.

Заказы на аренду принтеров WinSun сейчас поступают из самых разных стран - только Саудовская Аравия возьмет в лизинг 100 принтеров с планами напечатать 1.5 млн домов. Есть договоренности и с Объединенными Арабскими Эмиратами. В 2016 году здесь было сооружено строение из элементов, напечатанных в Китае на принтере WinSun

Площадь строения - 240 кв.м.

Apis Cor, США

В декабре 2016 года в Ступино Московской области был осуществлен совместный проект американского стартапа Apis Cor и шести российских компаний. С помощью разработанного компанией Apis Cor 3D-принтера был напечатан жилой дом. Российские компании взяли на себя его отделку и обустройство. Печать самонесущих стен, перегородок и ограждающих конструкций здания заняла 24 часа. После завершения печати принтер извлекли краном-манипулятором. Площадь здания составила 38 кв. м, оно напечатано с помощью аддитивной технологии, слой за слоем. Стоит упомянуть, что впервые в российской строительной практике дом печатался как единое целое, а не собирался из отпечатанных панелей.

Чтобы продемонстрировать гибкие возможности оборудования, была выбрана сравнительно сложная форма дома, а строительство велось в самое холодное время года. Оборудование для печати выдерживает морозы до -35 градусов, но применение бетонной смеси для печати возможно только при температурах не ниже +5 градусов Цельсия, поэтому строительство велось под тентом, где поддерживался необходимый температурный режим.

Принтер по-конструкции миниатюрный башенный кран, он способен печатать находясь как снаружи, так и внутри здания.

Небольшие габариты принтера позволяют не создают проблем с транспортировкой, он не требует длительной подготовки к работе. Одна из функциональностей - встроенная система автоматического выравнивания по горизонту и система стабилизации.

Стоимость строительства отпечатанного дома «под ключ» составила 593 568 рублей, или примерно 16 тысяч рублей за квадратный метр. Если бы форма здания была прямоугольной, стоимость за метр снизилась бы до 13 тысяч рублей.

Инженером-разработчиком оборудования, CEO и основателем компании Apis Cor является уроженец России, Никита Дмитриевич Чен-Юн-Тай.

Преимущества 3 Dпринтера Apis Cor:

• Автоматическая система смешивания и подачи смеси.
• На установку принтера и его настройку перед работой требуется 30 мин. Предварительная подготовка площадки не нужна. Производство безотходное, на стройплощадке не остается никакого мусора.
• Свободный выбор толщины и конфигурации стен.
• Дом лучше держит тепло из-за воздушной прослойки в многокамерных стенах.
• За счет специальных добавок в бетонную смесь на дом не влияют погодные условия.
• Стоимость дома меньше, чем его аналога, создаваемого из бетона по традиционным технологиям.
• Стены можно дополнительно утеплять любыми подходящими для этого материалами.

Технические характеристики:

• Собственное программное обеспечение
• Зона печати – 132 кв. м
• Материал для печати - фибробетон, или геополимер
• Габариты принтера - 4 × 1,6 × 1,5 м.
• Вес - 2 т
• Потребление энергии – 8 кВт*ч
• Максимальная высота подъема с одной точки - 3100 мм
• Производительность - 100 кв.м полезной площади в сутки
• Рабочая скорость движения - 1–10 м/мин
• Скорость холостого хода X/ Y - 20.000 мм/мин
• Точность позиционирования - ±0,5 мм
• Точность повторного позиционирования - 0,1–0,2 мм
• Привод по осям X / Y / Z - Сервопривод
• Линейные направляющие по осям X / Y - Прецизионные профильные
• Точность по оси Z - 0,1-0,2 мм
• Автоматическая стабилизация по горизонту - высокоточный инклинометр 0.0001 градус
• Реверсные выключатели - бесконтактные на всех осях
• Отслеживание местоположения печатающей головки в пространстве - гироскоп и лазерный дальномер
• Стабилизация в пространстве - ПИД регулятор

ProTo R 3Dp и RC 3Dp, CyBe Additive Industries, Нидерланды

В Нидерландах разработан 3D-принтер-манипулятор для строительства ProTo R 3Dp.

Он умеет строить различные конструкции произвольной формы из специального бетона. Разработчики - компания CyBe Additive Industries.

Прототип устройства имеет радиус действия 3,15 м и способен выдавливать цемент со скоростью 200 мм/сек. Диаметр печатающей головки - 30 мм, толщина каждого слоя цемента составляет 30 мм. К устройству можно присоединить несколько экструзионных головок, и тогда скорость печати может быть увеличена до 4000 мм/сек. В настоящее время ведётся разработка подающего механизма, способного уменьшить толщину слоя до 5 мм.

Разработчики утверждают, что с помощью R 3Dp трудозатраты и отходы на строительство могут быть уменьшены. Кроме того, затраченное на возведение постройки время будет снижено до 80% благодаря объединению проектирования, разработки и производства в единую систему.

Интерес представляет не столько сам строительный 3D-принтер, сколько используемый им для печати материал- бетонный раствор CyBe MORTAR, также разработанный CyBe Additive Industries в сотрудничестве со своим партнером. Состав бетонного раствора держится в секрете, но представители компании утверждают, что он отвердевает в течение нескольких минут. Данная особенность позволяет существенно ускорить процесс возведения стен. По словам разработчиков, при использовании данного бетона в атмосферу выбрасывается на 32% меньше углекислого газа, по сравнению с обычным бетоном, что делает материал более экологически чистым. Кроме того, бетон CyBe полностью подлежит вторичной переработке.

С помощью R 3Dp возможно создание опалубки, стен, полов и многого другого.

Сейчас компания занимается разработкой мобильного варианта 3D-принтера - RC 3Dp на гусеничном ходу. Разработчики предполагают, что с помощью данной модификации станет возможна, помимо прочего, печать высоких стен (до 4,5 м) и напорных канализационных труб.

Технические характеристики:

• Программное обеспечение CyBe ARTISAN, CyBe CHYSEL
• Материал CyBe MORTAR
• Диапазон - 2750 мм
• Скорость печати - 200 мм/с
• Расход бетона приблизительно - 1,5 кг/м / 40мм.
• Количество осей - 6
• Сеть - локальная сеть
• Сертификаты - наличие сертификата CE
• Сервис - полный сервис и образовательная поддержка. Удаленная помощь
• Для контроля работы и подачи материала требуется 2 человека

Что включено в комплект:

• Аппаратный манипулятор
• Система смесительных насосов
• Блок управления с интерфейсом

В Нидерландах с использованием решения CyBe Construction планируют соорудить небольшой конференц-центр сложной формы площадью 90 кв. м. Печать должна завершиться в июле 2017 года.

Batiprint3D, Франция

Университет Нанта (University of Nantes) совместно с Nantes Digital Sciences Laboratory (LS2N) разрабатывает проект печати домов на 3D принтере, известный как Yhnova.

Для проекта будет использоваться разработанный университетом метод Batiprint3D – 3D печать «изнутри». Два слоя полиуретана распыляются послойно в качестве ограждающих конструкции, а затем между ними заливается бетон.

Получившаяся конструкция представляет собой инверсный вариант традиционной стены.

Проект Yhnova представляет собой строительство 5-комнатного социального жилья с дугообразными стенами и скругленными углами, спроектированного архитектурной фирмой TICA. По словам разработчиков, Batiprint3D сократит время строительства, улучшит теплоизоляцию и снизит эксплуатационные расходы на строительство. Здание полностью сертифицировано.

Роботизированная рука Batiprint3D может печатать структуры высотой до 7 метров, а площадь планируемого дома - 95 кв. м.

Строительство дома в Нанте начнется в сентябре 2017 года. В случае успеха появится новый способ создания доступного социального жилья, которое можно быстро возвести на месте.

Проект является частью программы исследований и разработок под руководством Bouygues Construction. Компания Bouygues Construction поддерживает этот проект, предоставляя экспертные знания и логистику.

DCP, MIT, США

Разработкой поделилась и команда исследователей из Массачусетского технологического института (MIT). Чтобы доказать, что их прототип мобильного 3D-принтера Digital Construction Platform (DCP) эффективно работает, команда построила с его помощью круглую стену высотой 3,6 метра и диаметром 15 метров.

Стена возведена из быстро затвердевающей монтажной пены за 13 часов.

DCP представляет собой большой гидравлический кран с на гусеничном ходу. Кран обладает четырьмя степенями свободы. На его конце находится однопальцевый манипулятор с шестью степенями свободы, который при необходимости может быть заменен на ряд различных инструментов, включая пенопластовые и термопластичные экструдеры, сварочный аппарат, водяной шланг или ковш. По словам разработчиков DCP может работать с бетоном, льдом, грунтом и пенополиуретаном.

Вместо того, чтобы полагаться на ископаемые виды топлива, 36750-ти килограммовая система работает на солнечных панелях и аккумуляторных батареях.

По мнению разработчиков, такое устройство делает DCP идеально подходящим для любых строительных проектов. Устройство работает в комбинации с некоторыми другими программами 3D-печати MIT, например, с программным обеспечением Foundry и с сохраняющими свою форму материалами. Разработчики утверждают, что для печати можно будет использовать также разнообразные биоматериалы - например, сено. Однако, DCP еще не готов работать на реальных строительных площадках. Команда хочет прежде оборудовать свою систему датчиками приближения, которые повысят безопасность пользования системой, предотвратив возможность столкновений гигантского движущегося манипулятора с людьми или какими-либо предметами на стройплощадке.

BetAbram P1, P2 и P3, Словения

Словенская компания BetAbram занимается разработкой 3D-принтеров для строительства с 2012 года. На данный момент модельный ряд продукции ограничен тремя моделями – P1, P2 и P3.

Представители компании утверждают, что принтер BetAbram P1 способен напечатать бетонное здание без опалубки площадью 144 кв. м.

Модель P3:

• Габариты - 6 x 3 x 2,5 м
• Вес - 250 кг
• Потребляемая мощность - 3 кВт

Модель P2:

• Габариты - 12 x 6 x 2,5 м
• Вес - 400 кг
• Потребляемая мощность - 4 кВт

Модель P1:

• Габариты - 18 х 9 х 2,5 м
• Вес - 520 кг
• Потребляемая мощность - 4 кВт

Стоимость модели Р3 составит около €12000, в то время как модель Р1 будет продаваться по цене от €20000. Процесс производства одного принтера требует около двух месяцев.

Темой 3D-принтеров для строительства занимается намного больше компаний, нежели перечисленные выше. Например, с 2012 года печатью замков на 3D принтере Stroybot2 занимается и Андрей Руденко . Его 3D-принтер способен наносить слои цемента высотой 10 мм и толщиной 30 мм. По сравнению с другими «цементными» 3D-принтерами высок уровень аккуратности и точности печати. Материалом для принтера служит цементный раствор, то есть смесь цемента с песком и некоторые присадки и другие добавки в определенных пропорциях.

Пример работы 3D-принтера Stroybot2 г-на Руденко

В ролике ниже Stroybot2 печатает макет дома на Филиппинах.

В планах Андрея Руденко - 3D-печать замка Дракулы (на самом деле князь Дракула не жил в румынском замке Бран, но это уже другая история). Если получится собрать деньги на проект, то полномасштабная реплика замка появится в США, в штате Вашингтон. Принтер г-на Руденко обеспечивает возможность добавления слоев шириной от 30 мм и высотой от 10 мм, что дает высокую точность конструкции.

Екатеринбургский цементный завод в 2016 году приступил к печати двухэтажной реплики башни Винтерфелла из известного сериала "Игра престолов". Головка 3D-принтера закреплена на роботизированном манипуляторе. Принтер может печатать сооружения размерами 8 х 8 х 4 м. Не знаю, что сталось с этим проектом.

Также модульные, экологичные, напечатанные на 3D-принтере жилые дома предлагает украинская компания PassivDom . По словам представителей компании, выполненные «под ключ» дома можно распечатать за 8 часов, а их стоимость равняется $32000.

Печать домов на 3D-принтерах может кардинально изменить строительную отрасль - снизить цены и ускорить сооружение жилья при обеспечении хорошей сейсмоустойчивости. Особенно это касается малоэтажного и индивидуального строительства. Будем надеяться, что эта технология придет и в нашу страну, поможет строить доступное по стоимости жилье.

Если ли перспективы печатать дома на 3D принтере? July 2nd, 2017

Очередной раз читаю, что пытаются напечатать дом на 3D принтере. Ну сколько можно? Кому еще не понятно, что такой дом будет либо максимально простым и маленьким или построить его будет намного проще и быстрее традиционными методами! Да, вы избавитесь от бригады каменщиков, но обслуживать принтер тоже народ нужен, подвозить материалы так же нужно. И что может этот принтер? Построить простой вагончик? Так его любой каменщик "незадорого" сложит вам. А если учесть сложность с проведением коммуникаций, программированием и вдруг ремонтом этого принтера то я уж не знаю где там видны плюсы всего этого...

Ну вот смотрите, 8 профессоров ETH Zurich сооружают трехэтажный дом под названием DFAB House , используя практически только цифровые процессы. В строительстве задействован строительный робот - промышленный манипулятор на мобильной гусеничной платформе.

Робот формирует плотную конструкцию из стальной проволоки, которая одновремнно служит опалубкой и арматурой для бетонной конструкции. Особенность подхода в том, что бетонная смесь закачивается внтурь решетки и не выходит за ее пределеы. Так робот формирует несущую стену с двойным изгибом - элемент, который удобно использовать для формирования помещений с открытой планировкой. Также для строительства применяют элементы, изготовленные из песка с помощью 3D-принтера, в частности, "смарт-потолок".

Для формирования фасада планируется задействовать технологию динамического литья. Комнаты на втором и третьем этажах будут построены из деталей, напечатанных на строительном 3D-принтере в лаборатории ETH Zurich и отдельных деревянных элементов, собираемых в единую структуру коллаборативными роботами.

Сооружение трехэтажного здания планируется завершить к лету 2018 года. Дом будет служить гостям и партнерам исследовательского центра Empa

И что тут такого настолько интересного, что нельзя построить без принтера и быстрее? Нет, конечно может быть это тестирование каких то технологий рассчитанных на далекое будущее, но пока вообще не впечатляет.

Что еще было по этой теме? Ну вот например 3D-принтер печатает 10 домов в Шанхае

Что тут удивительного и сложного для обычной постройки?

Хотя конечно в Shanghai WinSun переполнены энтузиазмом. Тестовые образцы обошлись предприятию на 50% дешевле, чем при использовании классических методов строительства. Но что то ох как не верится с учетом стоимость работы китайских рабочих и стоимости такого принтера или принтеров.

Вот Ярославцы возводят первый дом в России, построенный 3-D принтером

Не увидел аргументов - зачем это?

Вот в городе Ступино Московской области напечатан первый дом по технологии мобильной 3D-печати. Компания Apis Cor и ГК ПИК успешно завершили проект, анонсированный в декабре 2016 года.

В декабре 2016 года компания Apis Cor в сотрудничестве с ГК ПИК приступила к печати здания с помощью мобильного 3D-принтера. Строительство проходило на испытательной базе компании Apis Cor в городе Ступино на территории Ступинского завода ячеистого бетона. Печать самонесущих стен, перегородок и ограждающих конструкций здания длилась меньше суток: чистое машинное время печати составило 24 часа.

После завершения печати стеновых конструкций принтер извлекли из здания с помощью крана-манипулятора.

Площадь отпечатанного здания — 38 м².

Впервые в российской строительной практике дом был отпечатан целиком, а не собран из отпечатанных панелей.

Дизайн одноэтажного жилого дома необычный. Такой проект был выбран неслучайно, так как одна из главных целей строительства — продемонстрировать гибкие возможности оборудования и разнообразность доступных форм. Дом может быть любой формы, в том числе и привычной квадратной, ведь аддитивная технология не имеет ограничений по дизайну возводимого здания, кроме действующих законов физики, а значит, пора говорить о новом фантастическом потенциале архитектурных решений.

Дом возводили в самое холодное время года. Зима добавила сложности для участников проекта, поскольку применение бетонной смеси, используемой в качестве «чернил» возможно только при температуре от 5˚С выше нуля, хотя само оборудование способно работать при температуре до минус 35˚С. Задачу решили с помощью установки крытого тента, где поддерживался необходимый температурный режим.

Ну может быть это и быстро сделали, хотя еще не известно бригада каменщиков из блоков насколько быстро бы соорудила эту загогулину.

А кто вообще будет жить в этих "вагончиках" маломерках? А постороить нормальный двухэтажный дом с помощью принтера уже будет намного сложнее...

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.

Это все конечно технологично, красиво, современно, интересно, но есть ли у этого перспективы в массовом секторе, а не только для новостей робототехники и дизайнерских заморочек?

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.

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

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.