Строительная 3D-печать в ожидании прорыва / Хабр

Технология 3D-печати зародилась еще в 80-х годах 20-го века, а вот строительная 3D-печать появилась гораздо позже.  Первые строительные проекты с использованием этой технологии появились только в 2014 году. Речь идет, прежде всего, о так называемых малых архитектурных формах (скамейки, клумбы, заборы). О постройке домов еще и не мечтали. Но уже в 2015 году российский стартап Apis Cor произвел фурор — напечатал целый дом в Подмосковье. С тех пор периодически появляются новости о новых 3D-печатных домах. Однако несмотря на то, что технология показала себя очень перспективной с точки зрения скорости возведения жилья и снижения стоимости строительства, никакого массового внедрения не последовало.

Строительство – это мировой рынок номер один. И, если в сфере многоэтажного строительства внедряется много технологических инноваций, то в сфере малоэтажного мало что изменилось за последние десятилетия. За последние 30 лет появился доступный интернет, мобильные телефоны, мобильный интернет, робототехника поднялась на новый уровень и т. д., но, попав на стройку дома, вы вряд ли обнаружите много технологических новинок. Автоматизация практически отсутствует, а ручной труд превалирует. 2020 год стал испытанием на прочность для всего мира, а также привел к высочайшему уровню инфляции, которая, в первую очередь, ударила по строительному рынку, произошло драматическое изменение цен на металлы, цемент, древесину и многое другое.

Этот интернет-мем наглядно показывает, что произошло со стоимостью стройматериалов всего лишь за год. И процесс еще идет. Одновременно происходит серьезное удорожание стоимости рабочей силы, и наблюдается ее острый дефицит. Все это приводит к резкому удорожанию стоимости строительства домов. Как бы странно не звучало, но статистика показывает, что рост автоматизации происходит не тогда, когда всё хорошо, а именно в кризисных ситуациях, во время обострения конкуренции, снижении спроса и необходимости срочно искать новые технологии для повышения эффективности производства. Так случилось и в этот раз, и после некоторого прозябания строительная 3D-печать получила новый импульс развития.

Готовясь к написанию статьи, я обратился к основателю компании Arkon — Борису Козлову. Компания Arkon была создана в 2020 году и занимается производством строительных 3D-принтеров, причем как цехового типа для создания префабов (сборных домов), так и портального, способного напечатать двухэтажный дом. Я задал Борису ключевой, на мой взгляд, вопрос:

— Строительная 3D-печать возникла в 2014 году, но за 7-8 лет не последовало никакого массового внедрения этой технологии. Как Вы считаете, почему это произошло, и почему именно сейчас наблюдается всплеск новых проектов?

— Мне кажется, что причина в эффекте «снежного кома». Технология должна была созреть, дорасти от гипотезы до пилотного внедрения и, наконец, до начала коммерциализации и масштабирования (то, что происходит сейчас).  Кроме того, надо учитывать, что строительство — одна из самых консервативных отраслей промышленности, где, в отличие даже от авиации и автопрома, до сих пор крайне низкое внедрение цифровых решений и автоматизации в области именно процесса производства — самой стройки. Немаловажную роль играет и вопрос нормирования и сертификации — этот процесс долгий и создает дополнительный лаг. 

В 2014 – 2016 гг. появились первые образцы строительных 3D-принтеров и прототипы напечатанных зданий. Проверялись концепции различных форм-факторов строительных 3D-принтеров и типов материалов печати. 

В 2017 – 2018 гг. в мире были осуществлены первые заметные инвестиции в ряд стартапов по строительной 3D-печати. Далее, к 2020 г. эти инвестиции «прокрутились» в виде достижения определенного уровня зрелости технологии — появились первые коммерческие продукты (3D-принтеры и дома). 

Наконец, в 2020 – 2022 гг. стало понятно, что гипотезы эффективности строительной 3D-печати оправдываются (дешевле, быстрее, экологичнее), и в отрасль начались крупные вложения. Яркий пример: инвестиция GE (французское подразделение General Electric) в датский COBOD или достижение капитализации в $2 млрд американской компанией ICON.

В 2022 – 2023 гг. в мире будет напечатано уже свыше 1000 зданий, происходит масштабирование от отдельных зданий/пилотных проектов до целых поселков и крупных внедрений в области инфраструктуры / ЖБИ. Кроме того, в ряде стран к настоящему моменту создана или активно создается нормативная база для внедрения аддитивных технологий в строительную отрасль. 

Таким образом, считаю, что указанный временной период — достаточно естественный цикл становления технологии, которую, вероятно, ждет экспоненциальный рост в ближайшее десятилетие.

По данным отчета ResearchAndMarket, мировой рынок строительной 3D-печати в 2022 году оценивается в 354.3 млн долларов США, и, по прогнозам, достигнет 11068.1 млн долларов США к 2027 году, увеличившись на 99,04%.

Различные рыночные процессы влияют на цены и поведение участников глобального рынка строительной 3D-печати. Они создают ценовые сигналы, которые являются результатом изменений в кривых спроса и предложения на продукт или услугу. Они могут быть связаны как с макроэкономическими, так и с микроэкономическими факторами. Даже человеческие эмоции также могут определять решения, влиять на рынок и создавать ценовые сигналы.

Теперь давайте вкратце рассмотрим, что же собой представляет строительный 3D-принтер. Не углубляясь сильно в технологию, можно сказать, что строительные 3D-принтеры очень похожи на классические FDM/FFF принтеры, печатающие пластиком, только вместо пластика в качестве материала здесь выступает цементная смесь, которая подается напрямую в сопло и формирует объект путем послойного наложения. Принтеры также бывают портальными, на базе вылетной стрелы, с роборукой.

На рисунке слева строительной принтер на базе вылетной стрелы. На рисунке справа портальный строительный 3D-принтер

На рисунке выше строительный 3D-принтер в виде роборуки, установленной на мобильную платформу.

Окончательно все изменилось, когда летом 2021 года американская компания ICON, пытавшаяся внедрить 3D-печать в строительство разных вспомогательных объектов, подписала контракт с одним из крупнейших американских девелоперов – компанией Lennar, на строительство поселка на 100 домов в Техасе и тут же стала единорогом, получив 200 млн. долларов инвестиций от нескольких инвестиционных фондов.   

На фото 3D-печатный дом в Остине, штат Техас.3D-печатный дом в Остине, штат Техас.

Одновременно с этим, датская компания COBOD, созданная крупнейшим в мире концерном по производству строительной опалубки PERRI, начала продавать свои портальные строительные 3D-принтеры, а также участвовать в строительных проектах по всему миру. На фото ниже современный двухэтажный дом, построенный в Германии и здание школы в Малави, построенной за рекордные сроки с минимальным бюджетом.

Мало что объединяет развитые, развивающиеся и бедные страны, везде свои проблемы и задачи, но нехватка доступного жилья является общемировой повесткой. Если в бедных странах остро стоит вопрос с ростом количества бездомных из-за нехватки жилья, как такового, то в развивающихся странах необходимо резко ускорить количество возводимого нового жилья для удовлетворения потребностей растущего населения. В развитых же странах проблема, прежде всего, в стоимости жилья, которое подорожало до такой степени, что стало практически недоступным для молодежи. А с одновременным увеличением в этих странах продолжительности жизни эта проблема только усугубляется.

Параллельно развивается тренд на «зеленую повестку», снижение выбросов CO2, строительство из более экологичных материалов и т.д. Но, к сожалению, пока что строительная отрасль является абсолютным лидером по выбросам CO2, а также по количеству мусора, который оставляет после себя каждая стройка. Нельзя сказать, что строительная 3D-печать решает все эти проблемы, но, как минимум, она идет в правильном направлении. Давайте посмотрим на это на нескольких наглядных примерах.

Стены, напечатанные строительным 3D-принтером.

На сегодняшний день, когда мы говорим о 3D-печати домов, речь идет о печати стен. Все остальное (фундамент, окна, двери, перекрытия и крыша) делаются традиционным способом. 3D-печатные стены возводятся как несъемная опалубка, что существенно экономит количество используемого цемента, а это, в свою очередь, снижает стоимость постройки и уменьшает экологический ущерб при производстве цемента. Кроме того, при этом способе возведения не производится никаких дополнительных отходов, прочность конструкции не страдает. Ее можно армировать, как это показано на фото слева, и сразу закладывать инженерные коммуникации, как показано на фото справа, что также влияет на конечную скорость возведения объекта. Общий вес конструкции при этом снижается, оставшиеся полости можно заполнять легким пенобетоном, утеплителем, соломой или любым другим доступным материалом. Такая облегченная конструкция может использовать более легкий фундамент. Сам способ возведения является более экономичным с точки зрения материала, а следовательно, и экологичным.

Сейчас активно ведутся разработки экобетона с добавлением полимеров, при производстве которого выбросы CO2 меньше от 30% до 100%.  Упоминаемая в начале статьи компания Apis Cor, строившая в 2015 году дом в Подмосковье, ныне базирующаяся в жаркой Флориде, планирует начать использовать этот материал в своих проектах.

Еще один стартап, родом из России, – Mighty Buildings со штаб-квартирой в Калифорнии, изначально сделал ставку на полимер с добавлением минеральной крошки. И, хотя компания не строит дома целиком, а делает только стеновые панели, она получила множество наград за дизайн, а также оценку в 400 миллионов долларов в ходе привлечения нескольких инвестиционных раундов.

В итоге, при грубом подсчете можно сказать, что суммарная экономия на строительстве стен может достигать 30%, а общая стоимость дома может быть снижена на 10%. Это справедливо для спроектированных под обычное строительство домов. А если изначально проектировать с 3D-печатью, можно улучшить это соотношение за счет оптимизации прокладки коммуникаций, возможности сразу печатать внутренние стены, закладки ниш для ванных, каминов, встроенных шкафов и кухни, как это было сделано в доме, построенным COBOD в Германии.

«И на солнце есть пятна». Несмотря на все преимущества строительной 3D-печати, у нее есть несколько существенных недостатков. Главный — это слоистость, избежать которой при текущем уровне развития технологии невозможно.  

На фото выше видна слоистость 3D-печатных стен.

С этой задачей можно работать в нескольких направлениях:

1. Ребристые стены можно шпаклевать, красить и обыгрывать как элемент дизайна. Так делает ICON в США., например их последний проект House Zero сделан именно так и он был отмечен рядом наград за дизайн.

3D-печатный дом House Zero в США, построенный компанией ICON.

2. Использовать специальные «шторки» на печатной голове, которые позволяют сглаживать слои, как это делают COBOD и другие производители. На фото ниже видно, что и это не обеспечивает полного отсутствия слоистости.  

3. Полностью зашлифовать поверхность, чтобы получить привычную гладкую стену под шпаклевку, покраску, поклейку обоев или другую отделку. Это возможно, но потребует огромных трудозатрат, которые могут снизить общую эффективность от использования 3D-печати.

 На фото выше стена после 3D-печати, отшлифованная до гладкости.

Второй проблемой является необходимый температурный режим.   В идеале печать должна проходить при температуре от +5С° до +30С°. Влажность также важна. Используя присадки, можно раздвигать эти границы, но не до бесконечности. При сильных минусовых температурах печать будет возможна в полевых условиях, только если стройплощадка будет закрыта куполом и внутри будет достигнута необходимая температура с помощью тепловых пушек. В условиях же сильной жары предпочтительно печатать ночью. Еще одним решением может быть печать стеновых панелей в цеху и их сборка на месте строительства. Безусловно, каждое из этих решений будет отрицательно влиять на экономическую эффективность проекта.

Строительная 3D-печать может пригодиться не только для возведения домов. С ее помощью можно решить много других задач, и там ее минусы не будут иметь значения. Например, американский концерн GE использует принтеры COBOD для строительства опор для ветряных генераторов в цеху. Ребристость поверхности и температурные ограничения в данном случае не играют никакой роли. Строительство идет в цеху, после чего объект перевозится на место установки.

3D-печатная башня ветрогенератора.3D-печатная башня ветрогенератора.

Строительная 3D-печать, или, как ее еще называют, аддитивное строительство, только появилась на свет, и хочется верить в ее светлое будущее. К этому есть много предпосылок, но для успеха многое еще нужно сделать. В первую очередь, нужно разработать принципы проектирования домов для строительной 3D-печати. Затем необходимо привлечь топовых архитекторов для создания знаковых проектов, за которыми может последовать массовое внедрение новой и очень перспективной технологии. Строительная 3D-печать может помочь в решении глобальной проблемы нехватки жилья, а также привнести большую долю автоматизацию в другие сферы строительства.

Александр Корнвейц

Эксперт в области аддитивных технологий и 3D-печати, руководитель компании “Цветной мир”

 

В Ставрополе студенты создали дом с помощью гигантского 3D-принтера

02 декабря 2022 16:33 Юлия Рудый

Студенты, работавшие над проектом, продолжат трудиться в компании, выступившей индустриальным партнёром инновационного проекта.
Фото СКФУ.

В Ставрополе студенты построили первый одноэтажный дом с помощью строительного 3D-принтера. В этом им помогала команда разработчиков из числа конструкторов завода строительного оборудования.

Опробовали инновационную технологию строительства дома студенты Инженерного факультета Северо-Кавказского федерального университета (СКФУ).

3D-принтер конструировала компания, создающая строительное оборудование. Однако учащихся СКФУ также пригласили участвовать в разработке.

«Я работал над конструкцией принтера, созданием 3D-моделей, чертежей и последующей эксплуатацией разработки», – рассказал студент Инженерного института СКФУ Алексей Носенко.

В качестве материала для печати использовался модифицированный мелкозернистый бетон. «Печать» представляет собой послойное нанесение строительной смеси по заданной трёхмерной компьютерной модели.

Строительный 3D-принтер позволяет возводить дома, здания и другие сооружения быстрее. За счёт применения аддитивных технологий (послойного наращивания) срок возведения здания сокращается до нескольких дней. Как отмечают создатели технологии, дом площадью 100 квадратных метров возводится за 36 часов.

Кроме того, такая технология порождает меньше строительного мусора, а каждый квадратный метр нового помещения обходится застройщику в меньшую сумму.

«Перед тем, как начать строительство первого одноэтажного дома, мы сделали два единообразных проекта. Один дом мы построили классическим способом, а другой – аддитивным методом, при помощи принтера. Мы убедились, что второй способ работы намного выгоднее и быстрее – экономия получилась 36%», – рассказал директор предприятия-партнёра СКФУ Дмитрий Москвитин.

Сотрудничество федерального университета и завода строительного оборудования заняло два года: столько суммарно заняла работа над проектом от идеи до первого возведённого здания.

Получив необходимые знания в данной инновационной области, многие студенты затем продолжили работу в компании.

На данный момент методом 3D-печати возводится уже двухэтажное здание. Как сообщается, за три рабочих дня, с учётом погодных условий, удалось построить весь первый этаж.

«Сейчас мы занимаемся непосредственно строительном зданий, жилых помещений, складов, которые будут сдаваться людям и выполнять свою прямую функцию», – рассказал Алексей Носенко.

Тем временем СКФУ планирует открыть новый научно-образовательный центр аддитивных технологий.

В нём студенты и их наставники будут изучать и улучшать бетонные смеси, разрабатывать специальное программное обеспечение и промышленные контроллеры. Также необходимо создавать и отрабатывать новые методы проектирования зданий и строительных конструкций, адаптированные конкретно под строительную 3D-печать.

Ранее мы рассказывали о том, как российские инженеры создают устройства для печати больших элементов кузова автомобиля из углепластика, и о том, как осы вдохновили учёных на печать домов из грязи и глины.

Больше новостей из мира науки и медицины вы найдёте в разделах «Наука» и «Медицина» на медиаплатформе «Смотрим».

наука технология строительство будущее бетон 3D-печать новости Россия

Ранее по теме

• Изделие из сплава стали и бронзы создали с помощью 3D-печати в Сколтехе

• Изобретены невидимые QR-коды

• 3D-печать «кровью человека» ускорила заживление глубоких ран

• В Техасе появится огромный квартал из домов, напечатанных на 3D-принтере

• Китайский стартап напечатал на 3D-принтере мясо чёрных свиней

• Редчайший вид говядины впервые создан с помощью 3D-печати

домов, напечатанных на 3D-принтере, уже здесь и пользуются большим спросом – DesignWanted : DesignWanted

Архитектура

Сокращение затрат, экономия времени и устранение отходов – может ли 3D-печать изменить жилую архитектуру в том виде, в каком мы ее знаем?

Лучше, быстрее, экологичнее. Дома , напечатанные на 3D-принтере, революционизируют наши представления о строительстве домов, предлагая устойчивую, экономичную и гибко настраиваемую альтернативу традиционным методам строительства.

Благодаря 3D-печати, полностью заменившей традиционную систему строительства и раздвинувшей существующие границы инноваций, будущее жилищного строительства изменилось.

Являясь синонимом умного производства, 3D-печать составляет важную часть переформовочного строительства Индустрии 4.0 в том виде, в каком мы ее знаем.

По данным Grand View Research, объем мирового рынка оценивался в 13,84 млрд долларов США в 2021 году, и ожидается, что совокупный годовой темп роста (CAGR) составит 20,8% в период с 2022 по 2030 год. 3D-принтеры были поставлены в 2021 г., и ожидается, что к 2030 г. поставки достигнут 21,5 млн единиц9.0005

Соревнуясь в разработке лучших технологий, отраслевые игроки продолжали участвовать в своего рода космической гонке — буквально тоже, причем даже НАСА блестяще использует и пожинает плоды 3D-печати.

© Tecla house от Mario Cucinella Architects и WASP / Лучшие дома, напечатанные на 3D-принтере

Но в чем преимущества 3D-печати?

В условиях неопределенности в строительной отрасли из-за нехватки квалифицированных рабочих, роста затрат, глобальной нехватки жилья, регионов, пострадавших от стихийных бедствий, и последствий изменения климата – на помощь приходят новые цифровые и устойчивые возможности аддитивного производства.

Поскольку 3D-печать обеспечивает высокую гибкость дизайна, легко достичь баланса между формой, функциональностью и эстетикой.

Несомненно, этот процесс обладает значительным потенциалом для повышения эффективности и производительности. Он не только обеспечивает высокую степень надежности планирования с самого начала, снижая вероятность ошибок проектирования и травм рабочих, но и требует минимальных усилий по координации и мониторингу. При этом время строительства резко сокращается, что также приводит к меньшим затратам.

Его экологические преимущества также безграничны. Это сводит к минимуму использование материалов, использует натуральные, органические или переработанные материалы, производит меньше отходов, снижает потребность в транспортировке, а также уменьшает углеродный след.

Итак, как работает 3D-печать?

Проще говоря, трехмерные формы сначала проектируются с помощью компьютерного процесса без использования опалубки.

При умелом использовании большой печатной машины бетон или другие материалы, от грунта до строительного раствора, специальных полимеров или переработанных и других пластиков, экструдируются слой за слоем, чтобы затем без усилий формировать фундаменты, стены, колонны, лестницы, а также другие строительные элементы.

Поскольку эта система является портативной, она идеально подходит для производства сборных конструкций за пределами площадки и применения на месте, устраняя необходимость в частом перемещении и калибровке.

Теперь, когда вы все в курсе, прокрутите, чтобы изучить эти эклектичные, но единственные в своем роде дома, напечатанные на 3D-принтере, которые уже построены по всему миру!

1.

House Zero

Строительная технологическая компания ICON и архитектурная студия Lake Flato представляют современный дом площадью 186 квадратных метров, напечатанный на 3D-принтере в Остине, — House Zero, который так же завораживает, как и красив.

Три спальни с двумя с половиной ванными комнатами, а также жилая единица с одной кроватью и аксессуарами для ванных комнат выделяются волнообразными формами и уникальной ребристой структурой, гармонично сочетающейся с современным выражением середины века.

«House Zero — это эпицентр появления совершенно новых языков дизайна и архитектурных наречий, которые будут использовать роботизированную конструкцию, чтобы доставлять из нашего жилья то, в чем мы больше всего нуждаемся, — комфорт, красоту, достоинство, устойчивость, достижимость и надежду» говорит Джейсон Баллард, соучредитель и генеральный директор ICON.

Созданное для нулевого энергопотребления, это климатически чувствительное пространство построено с использованием строительной системы ICON Vulcan, использующей 3D-печать — технологию, которая механически распределяет слои материала на основе компьютерной программы для укладки стен этого дома.

Армированные сталью стены печатаются в течение 10 дней с использованием запатентованного материала ICON, называемого Lavacrete – цементоподобного вещества, воздухонепроницаемого и дополнительно обеспечивающего повышенную теплоизоляцию.

В то время как внешние стены состоят из мягких линий Lavacrete, его интерьеры, потолок и стропила сделаны из дерева, что создает успокаивающую теплую ауру.

Неподвластный времени, уходящий корнями в землю и по-настоящему демонстрирующий, какой может быть жизнь – он привлекает внимание к миру природы благодаря принципам экологичного биофильного дизайна.

2. Mighty Buildings

Mighty Buildings завершает строительство дома площадью 159 квадратных метров, распечатанного на 3D-принтере, в южной Калифорнии как часть жилого комплекса из 40 квартир в Дезерт-Хот-Спрингс, в котором исследуются стратегии экологического и экономического развития.

Ehrlich Yanai Rhee Chaney Architects (EYRC) создали этот заманчивый дом с двумя спальнями и двумя ванными, известный как Quatro, который, по словам команды, будет производить столько энергии, сколько потребляет, используя гибкий, панельный набор деталей Mighty Buildings.

«Мы рады быть первой компанией в мире, которая завершила то, что мы считаем стандартом устойчивого жилья будущего», — говорит Слава Солоницын, генеральный директор Mighty Buildings. «В результате застройщикам жилья больше не придется выбирать между рентабельностью, качеством, дизайном и защитой планеты!»

Наружные композитные каменные стеновые панели были напечатаны на 3D-принтере на заводе в Окленде, а запатентованный материал, известный как Light Stone, представляет собой альтернативу бетону с в четыре раза большей прочностью на растяжение и изгиб, на 30 процентов меньшим весом и меньшим весом. углекислый газ, по данным Mighty Buildings.

С минималистичной палитрой материалов, он включает в себя корпус и пол из белого дуба, арматуру из нержавеющей стали, глазурованную белую плитку и столешницы из кварца.

Наряду с применением солнечной технологии, роботизированное нанесение покрытия повышает устойчивость к ураганным ветрам, наводнениям, огню, плесени, насекомым, а также к экстремальным температурам.

3. Project Milestone

Расположенный в пригороде Эйндховена, этот одноэтажный бетонный дом площадью 94 квадратных метра в форме валуна построен как часть схемы 3D-печати пяти домов под названием Project Milestone, разработанной голландскими архитекторами. Хубен и Ван Мирло.

Этот проект знаменует собой первую в Европе легальную жилую недвижимость, владельцем которой является инвестор в жилую недвижимость Vesteda, сдающий ее в аренду частным арендаторам.

Воплощение органической геометрии – это пространство включает в себя кухню-столовую открытой планировки и гостиную, занимающую более половины плана этажа, в то время как большая спальня с двуспальной кроватью и ванная комната находятся в остальной части дома.

Его изогнутые, наклонные внешние стены были построены путем печати слоев сложенного бетона, чтобы сформировать 24 отдельных компонента.

© Project Milestone голландских архитекторов Хоубена и Ван Мирло / Лучшие дома, напечатанные на 3D-принтере

печать бетоном в строительстве» говорит Weber Benelux, генеральный директор Bas Huysmans.

Внутри многослойные бетонные стены дома оставлены открытыми, чтобы показать их многослойную текстуру, в то время как окна от пола до потолка прерывают бетонные слои и утоплены в его толстых стенах.

4. House 1.0

Построенный в сотрудничестве с компанией COBOD, производящей модульные 3D-принтеры, и Saga Space Architects, стартап 3DCP Group, занимающийся 3D-печатью, представляет House 1.0 — первый в Европе бетонный дом площадью 37 квадратных метров, напечатанный на 3D-принтере и расположенный в Хольстебро.

Включая в себя треугольные объемы, расположенные по кругу и соединенные открытым средним ядром, этот небольшой дом создан максимально доступным и включает в себя все необходимые удобства, включая гостиную, кухню открытого плана, спальню и ванную комнату.

© Дом 1.0 от COBOD, Saga Space Architects, 3DCP Group / Лучшие дома, напечатанные на 3D-принтере

Все здание, включая его крыши и фундаменты, изготовлено из недорогого настоящего бетона с использованием большого строительного 3D-принтера COBOD.

Между тем, его интерьер характеризуется теплым деревом, отвечающим скандинавским строительным традициям.

«Мы можем предложить это по цене, которая намного ниже, чем при использовании традиционных методов строительства!» говорит 3DCP.

5. Kamp C

Этот двухэтажный дом площадью 90 квадратных метров, напечатанный на самом большом в Европе и первом в мире 3D-принтере, был напечатан на территории Вестерло.

Напечатано в рамках европейского проекта C3PO при поддержке Европейского фонда регионального развития (ERDF). Идея этого дома заключалась в том, чтобы использовать достижение для поощрения строительной отрасли к внедрению 3D-печати бетоном в свои технологии.

Прочнее, чем дом, построенный из блоков быстрого строительства – «Прочность материала на сжатие в три раза выше, чем у классического блока быстрого строительства» говорит Марийке Аэртс, руководитель проекта Kamp C.  

Технология печати делает бетонная опалубка излишня, что экономит около шестидесяти процентов материала, времени и денег.

В дополнение к волокнам, содержащимся в бетоне, использовалась арматура с минимальной усадкой. Если сложить все дни печати, то все это пространство будет напечатано менее чем за три недели!

6. Tecla

Болонская архитектурная студия Mario Cucinella Architects и специалисты по 3D-печати WASP создали прототип низкоуглеродного жилья площадью 60 квадратных метров под названием Tecla — сочетание слов «технология» и «глина».

Разработанная в рамках исследования экологической устойчивости, эта конструкция имеет высоту 4,2 метра и включает в себя жилое пространство, кухню и спальную зону с органической эстетикой и оснащена услугами, а также круглым световым люком на крыше.

Спроектированный с использованием местной глины из близлежащего русла реки и напечатанный в Масса-Ломбарда. Этот дом состоит из двух соединенных куполообразных объемов с ребристой внешней стеной, состоящей из 350 слоев глины, напечатанных на 3D-принтере.

Прототип, обеспечивающий структурную стабильность и действующий как тепловой барьер, был построен с использованием модульного 3D-принтера, в котором используются два синхронизированных рычага, каждый с площадью печати 50 квадратных метров, которые могут печатать модули одновременно.

Используя эту технологию, жилые модули могут быть построены в течение 200 часов, потребляя в среднем шесть киловатт энергии и сокращая типичные строительные отходы.

Сочетание древних строительных технологий с современными технологиями для создания пригодного для повторного использования, низкоуглеродного и адаптированного к климату жилья — «Нам нравится думать, что Tecla — это начало новой истории!» говорит Марио Кучинелла Архитекторы.

7. BioHome3D

Центр передовых конструкций и композитов Университета штата Мэн (ASCC) представляет BioHome3D — первый напечатанный на 3D-принтере дом площадью 56 квадратных метров, полностью изготовленный из биоматериалов на самом большом в мире полимерном 3D-принтере.

Полы, стены и крыши, напечатанные на 3D-принтере из древесного волокна и биосмолы, полностью пригодны для вторичной переработки и обладают высокой изоляцией благодаря 100% деревянному утеплению и настраиваемому коэффициенту сопротивления теплопередаче.

Строительный мусор был почти устранен благодаря точности процесса печати.

Учитывая холодный и ветреный климат штата Мэн, команда планирует использовать датчики для контроля устойчивости конструкции, а также пять раз перерабатывать ее, что означает, что материалы будут пропущены через дробилку, преобразованы в буквенную форму и снова использованы в 3D печать.

«Процесс повторяется пять раз, чтобы оценить пять возможностей переработки, которые могут охватывать от 500 до 1000 лет повторного использования!» говорят.

8. East 17th Street Residences

Тщательно спроектированный Logan Architecture, разработанный 3Strands и построенный из бетона, напечатанного на 3D-принтере строительной технологической компанией ICON – East 17th Street Residences был завершен в самом сердце района Ист-Остин.

Два потрясающих дома с двумя спальнями и два дома с четырьмя спальнями, на печать каждого из которых ушло от пяти до семи дней. Стены первого этажа были построены с использованием строительной системы ICON Vulcan, в которой используется роботизированная арматура для укладки портландцемента. материала на основе Lavacrete в рифленые поверхности.

Этот процесс позволил создать более прочный и долговечный строительный материал по сравнению с традиционными технологиями, что сделало дома более устойчивыми к экстремальным погодным условиям.

Интерьеры были разработаны Клэр Зиннекер из Остина — , «которая выбрала упрощенную цветовую палитру зеленого, белого и терракотового цветов, а также светильники, которые играют с натуральными материалами», сообщает ICON.

Помещения открытой планировки также имеют нейтральную приглушенную палитру с деревянной мебелью, ткаными коврами и элементами зелени.

Дома, напечатанные на 3D-принтере: что дальше?

Чтобы по-настоящему представить себе будущее, в котором 3D-печать станет нормой для массового строительства, необходимо решить еще много проблем, чтобы заменить традиционные методы. От адаптации к строгим требованиям стран к строительству, работы в районах с высокой плотностью населения, реагирования на различные погодные условия, улучшения циркулярности материалов, уменьшения углеродного следа и превращения технологии в еще более доступную.

Тем не менее, все начинается с постоянных инвестиций, исследований и инноваций. Эти успешно напечатанные на 3D-принтере дома, безусловно, указывают отрасли в правильном направлении, и хотя на других рынках еще предстоит изучить большой потенциал, ясно, что строительная 3D-печать никуда не денется.

3D-печатные дома: 9 лучших примеров

Это редкий случай, когда что-то опровергает принцип «слишком хорошо, чтобы быть правдой», например, 3D-печать всего дома менее чем за 24 часа. И все же, мы здесь.

Что такое 3D-печатные дома?

Дома с трехмерной печатью — это структуры, которые строятся слой за слоем с использованием технологии 3D-печати промышленного уровня. Этот метод аддитивного производства также известен как строительная 3D-печать.

По мере того, как арендаторы переезжают в дома, напечатанные на 3D-принтере, в первые годы их коммерческого дебюта, 3D-печать демонстрирует 23-процентный совокупный ежегодный рост в течение следующего десятилетия, согласно данным Grand View Research. Эти жилища — часто имеющие серый, стройный вид с ребристой текстурой — даже вызывают интерес у НАСА, которое профинансировало проект стоимостью 57 миллионов долларов по разработке технологий для инфраструктуры лунной 3D-печати.

Строительная 3D-печать с широкими возможностями настройки и свободной формы — это технология нового века, находящаяся на грани прорыва на рынке и обладающая потенциалом для массового производства жилья.

 

Что такое напечатанные на 3D-принтере дома?

Дома с трехмерной печатью — это жилища в натуральную величину, в которых в качестве основного средства строительства используется 3D-печать. При минимальном контроле со стороны человека эти настраиваемые конструкции могут быть построены на месте или за его пределами в течение нескольких часов при незначительной стоимости.

Как правило, дома, напечатанные на 3D-принтере, представляют собой криволинейные формы произвольной формы, сделанные из цементной смеси. Проекты варьируются от изучаемых обитаемых бета-прототипов до готового к заселению доступного жилья и даже элитных роскошных домов.

Помимо времени и денег, несколько других причин объясняют прорыв аддитивного производства на строительном рынке. Многие рассматривают этот тип малоотходного компьютеризированного домостроения, изготовленного из промышленного принтера, как способ укрыть бездомные сообщества и путь к устойчивым, биоразлагаемым жилищным решениям.

 

Как строятся дома, напечатанные на 3D-принтере?

Промышленные 3D-принтеры строят целые многоквартирные жилые комплексы по одному крошечному слою за раз. Этот повторяющийся процесс превращает «добавку» в «аддитивное производство».

Следуя цифровому чертежу, 3D-принтер нанесет пастообразную смесь. Он будет состоять из отборных ингредиентов — часто цементной смеси — но может варьироваться от песка и специальных полимеров до биосмол, таких как земля, глина или древесная мука, которая представляет собой мелкие опилки, смешанные со связующим на основе кукурузы.

Сколько времени занимает 3D-печать дома?

В настоящее время промышленные 3D-принтеры позволяют напечатать целый дом менее чем за 24 часа.

Имейте в виду, что «время печати» проекта может исключать время на любые установки второго исправления или время строительства, необходимое для составления проекта, напечатанного на месте и доставленного в его окончательное место.

И если вы пытаетесь построить что-то масштабное, например дом, сам 3D-принтер должен превосходить его по размерам. Эти промышленные 3D-принтеры, сделанные из стального каркаса с четырьмя фермами — такого, который можно увидеть на концертной сцене, — образуют своего рода полый куб. Сверху робот-манипулятор мчится по рельсам, следуя заранее запрограммированным инструкциям, считываемым с чертежа.

Как и в настольном струйном принтере, смесь затем нагревается в процессе термической экстракции. Паста выдавливается через сопло, приводя цифровой рендеринг в физическую форму. Перед нанесением следующего слоя смесь затвердевает бетоносушкой. Этот процесс повторяется до тех пор, пока не будут завершены все загруженные элементы здания.

Важно отметить, что аддитивные строительные площадки не являются полностью автономными. Помимо настройки и поломки оборудования, необходим человеческий надзор, чтобы гарантировать отсутствие технических сбоев. Специалисты должны быть на месте, чтобы прорезать отверстия для второго ремонта, например, сантехники, электропроводки, дверей и окон.

 

Сколько стоит напечатанный на 3D-принтере дом?

Конечно, это число будет варьироваться от проекта к проекту, а также с учетом дополнительных непредвиденных цен в зависимости от нанятых компаний и используемых материалов (не говоря уже о географическом местоположении, размере, удобствах, сложности дизайна и т. д.).

При этом девелоперы в США и за границей сообщают о средней экономии средств в размере 30 процентов.

Дома с трехмерной печатью впервые появились на рынке США в начале 2021 года. Дом площадью 1407 квадратных футов с тремя спальнями, двумя ванными и гаражом на две машины в Риверхеде, штат Нью-Йорк, числится «самым Первый в мире напечатанный на 3D-принтере дом продается за 29 долларов.9 999 на Zillow.com.

ICON, строительная компания, занимающаяся 3D-печатью, заявила, что может построить здание эконом-класса площадью от 600 до 800 квадратных футов всего за 4000 долларов за 24 часа, как сообщает Business Insider .

Модели из более состоятельной части рынка могут стоить более 1 миллиона долларов. Известный как House Zero, роскошный дом середины века в стиле ранчо представляет собой собственность площадью 2000 квадратных футов с дополнительной жилой единицей площадью 350 квадратных футов. Только исходя из размера и местоположения, Zillow оценил цену этого поместья с четырьмя спальнями и тремя с половиной ванными комнатами в 723 000–9 долларов. 08 000, по данным специализированного онлайн-журнала All3DP . Тем не менее, его единственный в своем роде, исключительный дизайн может подтолкнуть его к семизначному ценовому диапазону.

Когда появятся 3D-печатные дома?

Некоторые из них уже есть, например Project Milestone (перечислены ниже), первые жильцы которого въехали 30 апреля 2021 года, или этот дом с тремя спальнями в Вирджинии, который был готов к заселению всего за 12 часов.

 

Примеры 3D-печатных домов

Произошла ошибка.

Невозможно выполнить JavaScript. Попробуйте посмотреть это видео на сайте www.youtube.com или включите JavaScript, если он отключен в вашем браузере.

BioHome3D — это напечатанный на 3D-принтере дом, построенный из 100-процентных биоматериалов. | Видео: 3DPrint.com

BioHome3D

Центр перспективных конструкций и композитов Университета штата Мэн занимается 3D-печатью жилищных конструкций исключительно из биосмол и древесных волокон для борьбы с нехваткой рабочей силы и расширения доступа к доступному жилью. Демонстрационный проект, известный как BioHome3D, начинается с прототипа площадью 600 квадратных футов, пол и крыша которого полностью напечатаны на 3D-принтере. В целом, здание с одной спальней и одной ванной комнатой на 100% пригодно для вторичной переработки и полностью состоит из биоразлагаемых материалов, включая древесную муку. В качестве прототипа BioHome3D оснащен датчиками мониторинга, измеряющими тепловые, экологические и структурные элементы, для сбора данных, основанных на устойчивости, для лучшего информирования будущих проектов.

 

Произошла ошибка.

Невозможно выполнить JavaScript. Попробуйте посмотреть это видео на сайте www.youtube.com или включите JavaScript, если он отключен в вашем браузере.

Все жилые дома на Восточной 17-й улице отличаются минималистичной архитектурной эстетикой. | Видео: FindYourDEN

East 17th Street Residences

Эти четыре дома в Остине, штат Техас, построенные компанией ICON, занимающейся 3D-печатью, отличаются открытой планировкой, минимальной архитектурной эстетикой и частными дворами. Разные по размеру, эти резиденции имеют от двух до четырех спален и варьируются от 1000 до 2000 квадратных футов. Согласно веб-сайту компании, каждый уровень первого этажа построен из запатентованного материала на основе цемента, получившего название «Lavacrete», который служит дольше, чем традиционные строительные материалы. Второй этаж основан на методах старой школы и построен из черной металлической облицовки и яркого дерева. Они имеют общую цветовую палитру зеленого, белого и терракотового цветов, и все они уже проданы.

 

Произошла ошибка.

Невозможно выполнить JavaScript. Попробуйте посмотреть это видео на сайте www.youtube.com или включите JavaScript, если он отключен в вашем браузере.

Миккель Брих, генеральный директор и основатель 3DCP, рассказывает о будущем строительства, напечатанного на 3D-принтере. | Видео: COBOD

House 1.0

С помощью производителя строительных конструкций для 3D-печати COBOD датский стартап 3DCP Group в прошлом году построил первый в Европе крошечный дом, напечатанный на 3D-принтере, всего за пять недель; однако сама структура была напечатана всего за 22 часа. Этот 39-этажный дом расположен в Хостелбро, Дания.Структура площадью 8 квадратных футов состоит из трех секций, которые сливаются в открытое ядро ​​треугольной формы. Вдохновленный аспектом студенческой жизни без излишеств, пространство экономно спланировано и содержит все необходимые удобства — ванную комнату, кухню открытой планировки, гостиную и спальню в стиле лофт на приподнятом уровне. Себастьян Аристотелис, архитектор Saga Space Architects, спроектировавший Дом 1.0, сказал, что проект был построен с минимально возможными затратами, а разработчики выбрали недорогие материалы, такие как бетон, и построили проект, используя подход с низким уровнем отходов.

Подробнее о 3D-печати 25 компаний, занимающихся 3D-печатью, о которых следует знать

 

Произошла ошибка.

Невозможно выполнить JavaScript. Попробуйте посмотреть это видео на сайте www.youtube.com или включите JavaScript, если он отключен в вашем браузере.

Смотреть Строительная компания ICON, занимающаяся 3D-печатью, построила House Zero, роскошный дом, напечатанный на 3D-принтере. | Видео: ICON

House Zero

ICON совместно с архитектурной фирмой Lake|Flato построили резиденцию с тремя спальнями и двумя с половиной ванными недалеко от центра города Остин, штат Техас. Его изогнутые стены и закругленные углы изолированы Lavacrete и усилены сталью. В сочетании с дополнительным жилым помещением с одной спальней и одной ванной, веб-сайт ICON оформляет собственность площадью 2350 квадратных футов, которая была напечатана менее чем за две недели, как «эстетику модернистского ранчо середины века». Учитывая, что его конструкция рассчитана на нулевое энергопотребление, Time включил House Zero в список лучших изобретений 2022 года. В последующие месяцы ICON заложил основу для проекта из 100 домов, который, по прогнозам, станет крупнейшим жилым комплексом, напечатанным на 3D-принтере, в Соединенных Штатах.

 

Произошла ошибка.

Невозможно выполнить JavaScript. Попробуйте посмотреть это видео на сайте www. youtube.com или включите JavaScript, если он отключен в вашем браузере.

Камп С был построен как единое целое. | Видео: Kamp C

Kamp C

Всего за три недели бельгийская компания Kamp C 3D напечатала одноименный демонстрационный дом целиком на месте. Застройщики утверждают, что прочность здания на сжатие в три раза выше, чем у обычного кирпича, что во многом заслуга специального принтера, поставляемого COBOD, строительной компанией, занимающейся 3D-печатью. Гладкие поверхности и толстые слои укрепляют пробную модель. В отличие от других проектов того времени — и даже сейчас — этот дом двухэтажный и построен как единое целое. Его высота чуть менее 27 футов, размером с жилой телефонный столб, а его длина составляет 9 метров.67 квадратных футов. В его устойчивом дизайне используется низкоэнергетический подогрев пола и потолка, работающий от солнечных батарей и теплового насоса.

 

Произошла ошибка.

Невозможно выполнить JavaScript. Попробуйте посмотреть это видео на сайте www.youtube.com или включите JavaScript, если он отключен в вашем браузере.

Mense-Korte — первый напечатанный на 3D-принтере дом, соответствующий строительным нормам национального правительства. | Видео: B1M

Mense-Korte

Распечатанный на 3D-принтере дом Mense-Korte, расположенный в Беккуме, Германия, стал первым в мире, полностью сертифицированным национальными государственными строительными нормами. Этот модернистский дом с тремя спальнями и тремя ванными комнатами имеет жилую площадь 1722 квадратных фута, изысканный интерьер и технологию умного дома. Укрепленная многослойными стенами, отлитыми из бетона на месте, изогнутая конструкция строилась почти восемь месяцев, включая 100 часов активного времени печати. Удобства, такие как камин, ванны и балкон, являются неотъемлемой частью дизайна, а пространства специально отформованы для вторичной установки.

Подробнее об утилите 3D-печати  5 Приложения 3D-печати в строительстве

 

Произошла ошибка.

Невозможно выполнить JavaScript. Попробуйте посмотреть это видео на сайте www.youtube.com или включите JavaScript, если он отключен в вашем браузере.

Жилые дома Quatro построены так, чтобы потреблять столько же энергии, сколько производят. | Видео: Mighty Buildings

Mighty House Quatro

Расположенная в закрытом поселке на вершине холма в южной Калифорнии, компания Ehrlich Yanai Rhee Chaney Architects построила 20 домов с нулевым потреблением энергии, целью которых является потребление столько же энергии, сколько она производит. Построенный примерно за четыре месяца, каждый дом включает в себя две спальни и две ванные комнаты на площади 1171 квадратный фут, построенной на вершине водоносного горизонта с горячими источниками. Эти апартаменты оформлены в современном стиле минимализма и включают в себя бассейн, гидромассажную ванну, место для костра и окна от пола до потолка. Соавтор проекта, строительная компания Mighty Buildings, моделирует свой производственный процесс по образцу автомобильной промышленности. Работая на микрофабриках с высокой степенью масштабируемости, методы 3D-печати работают в два раза быстрее, чем традиционное строительство, и, как производитель добавок, его проекты генерируют 9На 9 процентов меньше отходов, согласно веб-сайту компании. Mighty Buildings также разработала запатентованный легкий каменный материал, который при отверждении превращается в камнеподобный композит с в четыре раза большей прочностью на растяжение и изгиб по сравнению с бетонными материалами, которые в настоящее время широко используются в архитектурной 3D-печати.

 

Произошла ошибка.

Невозможно выполнить JavaScript. Попробуйте посмотреть это видео на сайте www.youtube.com или включите JavaScript, если он отключен в вашем браузере.

Project Milestone был напечатан за пять дней и состоит из 24 отдельных частей. | Видео: Недвижимость и дизайн интерьера 

Project Milestone

Project Milestone, состоящий из пяти напечатанных на 3D-принтере бетонных домов, стал первым в мире проектом коммерческого жилья в своем роде, полностью предназначенным для законного размещения жителей. Первое из этих жилищ площадью 1011 квадратных футов было напечатано на месте за 120 часов в виде 24 отдельных частей. На фоне Эйндховена, технологичного города в Нидерландах, известного своим ультрасовременным дизайном, дома Project Milestone напоминают удлиненные валуны с гладкими закругленными краями. Благодаря сверхтолстой изоляции и подключению к тепловой сети эти конструкции получили высокие оценки по энергоэффективности, по данным онлайн-медиа-платформы 9.0047 3D-аборигены . Его первые арендаторы, голландская пара Элиз Лутц и Харри Деккерс, получили ключи 30 апреля 2021 года.

 

Произошла ошибка.

Невозможно выполнить JavaScript. Попробуйте посмотреть это видео на сайте www.youtube.com или включите JavaScript, если он отключен в вашем браузере.

Изготовленная из местной глины, плитка Tecla служит доказательством концепции экологичной архитектуры. | Видео: WASP Team

Tecla

Совместно с фирмой WASP, специализирующейся на 3D-печати, итальянская студия Mario Cucinella Architects приступила к созданию биоклиматического низкоуглеродного экспериментального жилья в ответ на эскалацию климатических чрезвычайных ситуаций и жилищных кризисов во всем мире.