3D-принтер для строительства — наступившее будущее или хайп?

3D-печать — одна из самых «горячих» технологий начала столетия. Хотя первые примитивные 3D-принтеры появились еще в конце 80-х годов прошлого века, только в последние 10-15 лет они стали достаточно совершенными (и дешевыми), чтобы получить массовое распространение.

С помощью этой технологии сейчас печатают все: от пластиковых игрушек и макетов до сложных деталей ракет и органов. Строительную сферу тоже не обошли вниманием: сейчас 3D-принтеры для строительства активно разрабатывают десятки компаний, некоторые из которых уже достигли немалого успеха и применяют их на практике. Причем не только для создания скамеек и другого уличного декора, но и для возведения домов.

Разбираемся, что такое строительный 3D-принтер — будущее, которое наступило, или хайповая технология, которая останется только в нишевых проектах, когда интерес к ней схлынет.

3Д-принтер для строительства мало чем отличается от домашних устройств, на которых дети печатают игрушки из пластика. Но есть три существенных отличия: размеры, расходный материал и, конечно, цена. 

По сути, промышленный 3D-принтер для строительства домов — это ЧПУ-станок. Только вместо сверления отверстий или разрезания лазером металла, он по заданной траектории наносит тонкий слой расходного материала. Потом поверх первого слоя добавляется еще один, и еще, и еще — и так до тех пор, пока принтер слой за слоем не «напечатает» загруженную в его память объемную модель.

Для этого 3D-модель, например, садовой скамейки, создают в CAD-программе. Затем ее «разрезают» на тонкие слои, которые по очереди — от нижнего к верхнему — отправляют на «печать».

В итоге получается конструкция, которая чем-то напоминает слоеный пирог. Только с большими пустотами внутри.

Принцип работы 3Д-принтера для строительства дома всегда одинаков: 

• нанесли тонкий слой;
• дали ему высохнуть или набрать необходимую прочность;
• нанесли следующий слой;
• и так по кругу.

А вот способ нанесения этого слоя и его состав бывают разными. Как и конструкция самого принтера, но об этом отдельно и чуть ниже.

Итак, при строительстве с помощью 3Д-принтера расходный материал наносят обычно одним из трех способов: экструзией, порошковым методом или многоструйным моделированием.

Экструзия

В этом случае готовая строительная смесь из бункера выдавливается через специальную печатающую головку, которая может двигаться в трех плоскостях. Самый распространенный метод «печати» для строительных 3D-принтеров.

Порошковый метод

Технология двухэтапной 3D-печати: сначала наносится порошковая строительная смесь, а потом — специальный клей. Это позволяет получать стены с более ровной поверхностью. Кроме того, порошковый метод лучше приспособлен к полевым условиям — в частности, нет риска застывания строительной смеси в сопле в случае сбоя в работе.

Технология довольно редкая, поскольку строительные 3D-принтеры для строительства на ее основе сложнее экструзионных устройств.

Многоструйное моделирование

Очень редкий способ 3D-печати, который используется всего в нескольких устройствах. Этот метод очень похож на обычную струйную печать: есть несколько сотен сопел, через которые выдавливается строительная смесь. Каретка, на которой закреплены сопла, медленно движется и создает нужный рисунок.

Главное преимущество такого устройства — скорость работы, которая в разы или десятки раз выше, чем у принтера-экструдера.

Способов печати на строительных 3D-принтерах на самом деле больше. Ведь их используют не только для возведения домов и создания декора, но и для строительства сложных металлоконструкций, например, мостов. Но такие станки не тема этой статьи — нас интересуют частные дома.

Чаще всего в 3Д-принтерах для строительства используется модифицированный бетон. Но не обычный, а особый: со специальными присадками, пластификаторами, часто с армирующими элементами. В результате получается пластичная смесь с высокой степенью однородности, которая при этом быстро застывает и набирает прочность.

Причем 3D-принтеры по бетону разных производителей для строительства дома используют разные смесовые составы. Это связано с тем, что разработчики оборудования подбирают состав строительной смеси так, чтобы она не забивала сопло, не налипала на него и выходила аккуратной однородной массой без образования пузырей и других дефектов. А поскольку и экструдеры вообще, и сопла в частности у производителей уникальны, это сказывается и на смесях.

Второй по популярности тип строительного состава — это различные смеси на основе глины. Их используют по двум причинам: во-первых, они считаются более экологичными, во-вторых, они доступнее.

Это не имеет особого значения, если дом строится в городской черте или недалеко от города. Но использование бетонной смеси сильно ограничивает применение 3D-принтеров в строительстве зданий, расположенных в отдалении от крупных городов, поскольку вместе с оборудованием тогда придется везти и много тонн расходных материалов. Это как минимум неудобно и ведет к дополнительным расходам.

Не говоря уже о том, что замешивание бетонной смести для большей части строительных 3D-принтеров возможно только в заводских или лабораторных условиях, но никак не в полевых.

«Печать» из глины по большей части решает эту проблему — в этом случае везти с собой нужно только модификаторы. Это делает возможным, например, строительство домов 3Д-принтером на отдаленных территориях России.

Кроме глины, для печати используют смеси с землей, золой, соломой — это позволяет строить дома фактически из мусора и того, что вы добудете на участке.

Наименее распространены строительные 3D-принтеры, которые работают по инвертированной технологии и используют для строительства домов изоляционную пену из пенополиуретана. То есть 3D-принтер печатает не стены, а слой утеплителя на них. При этом работу устройства каждые 1-1,5 м высоты останавливают и заливают в стены бетонную смесь, используя теплоизоляцию в качестве несъемной опалубки.

Такие 3D-строительные принтеры особенно актуальны в России, поскольку позволяют сразу же решить проблему с утеплением дома. Причем среди используемых в частном строительстве теплоизоляционных материалов пенополиуретан самый эффективный.

Есть четыре основных разновидности строительных 3Д-принтеров:

1. Портальные. Такие 3D-принтеры состоят как минимум из двух вертикальных стоек и двух горизонтальных направляющих между ними. По получившейся раме передвигается каретка с закрепленным на ней экструдером. Это очень надежная конструкция, но «напечатать» с ее помощью можно только объекты, которые помещаются внутри каркаса.

2. Циркульные. Такой строительный 3Д-принтер предназначен для строительства больших домов и сооружений на удалении от городов. Представляет собой каретку, которая надета на способную поворачиваться на 360° основу. 

3. С манипуляторами. Это просто роботизированная «рука», которую адаптировали под 3D-печать. Самые сложные в управлении, но и самые гибкие модели.

4. Дельта-тип. В этом случае экструдер подвешивается на трех рычагах, которые закрепляются на стойках. В результате его позиция определяется положением рычагов.

При строительстве небольших домов с помощью 3Д-принтера обычно используют портальные модели, реже — циркульные. Устройства типа «дельта» хороши для больших или высоких домов, а манипуляторы — для создания небольших деталей, для которых важна точность позиционирования экструдера.

Применение 3Д-принтера в строительстве — новая, но очень перспективная технология. «Распечатанные» дома:

1. Дешевые — «коробка» обходится в несколько тысяч долларов.
2. Можно построить быстро — небольшие дома могут быть готовы меньше чем за сутки.
3. Прочные, поскольку фактически монолитные.
4. Могут быть почти любой формы — фантазия архитектора ограничена только прочностью конструкции.
5. Такие, как на картинке — любой ЧПУ работает с высокой точностью, поэтому дверные и оконные проемы будут точно такой же ширины, как проекте.

Тем не менее, 3D-печать — это далеко не волшебная палочка. Минусов у этой технологии немало, причем один из них делает невозможным строительство 3Д-принтером в России. Да и не только в ней.

Этот минус — стандартизация. Во многих странах мира технологии и требования к строительным конструкциям строго стандартизированы. И Россия — один из чемпионов в этом. В свое время великая Заха Хадид была вынуждена изменить свой проект Dominion Tower в Москве, потому что вылеты бетонных плит не соответствовали нормативам. Получится ли в России ввести в эксплуатацию дом, который даже не построен, а распечатан на строительном 3D-принтере — вопрос риторический.

Остальные минусы тоже весомые:

• чрезвычайно дорогое оборудование;
• отделку и остальные внутренние работы, включая устройство инженерных сетей, все равно нужно делать по традиционным технологиям;
• нужны очень квалифицированные рабочие для контроля качества;
• специфический внешний вид, который понравится не каждому.

Технология 3D-печати в строительстве — инновационная и трендовая, но пока имеет мало общего с практикой. Потенциально это способ быстро строить невероятно дешевые дома любой формы, хоть самой футуристичной. В реальности эта технология пока применяется единично, поскольку даже просто покупка строительного  3D-принтера — это огромные инвестиции. А отсутствие упоминаний этой технологии в нормативах и вовсе делает практически невозможным ввод таких зданий в эксплуатацию.

---

Будьте в курсе!

Подпишитесь на новостную рассылку

Напечатай мне дом — топ 7 жилых домов, напечатанных на 3D-принтере

В настоящее время наблюдается настоящий технологический прорыв, благодаря которому появились трехмерные принтеры и возможность печатать на них малые архитектурные формы. Мало того, сегодня во многих странах мира можно увидеть напечатанные дома и здания, в которых реально можно жить, и 7 из них достойны особого внимания.

 

 

 

Дом будущего в ОАЭ

Название этого строения, возведенного в 2016 году, говорит само за себя.

И если верить словам Правительства, «Дом будущего» стал первым зданием, каждая деталь которого была создана с помощью принтера на территории Китая.

На строительство было затрачено рекордных 17 дней и всего 140 тысяч долларов.

Как и типовые здания, «Дом будущего» оснащён водопроводом, электричеством и даже интернетом. Сейчас офис активно используется для проведения различного рода выставок и рабочих мероприятий фонда Future Foundation.

Китайские виллы от WinSun

В 2014 году в промышленном парке провинции Цзянсу, что в Китае, появилось 10 домов, построенных с помощью современных технологий. Разнотипные здания были изготовлены для выставки популярной компанией Shanghai WinSun Decoration Design Engineering Co. Дома имеют разнотипный вид, но при этом отличаются относительно низкой стоимостью.

Так, самое дорогое обошлось компании в 3 тысячи фунтов стерлингов.

Годом позже WinSun презентовала ещё два напечатанных здания в городе Сучжоу.  По своей внешней отделке они мало чем отличались от привычных строений, чего не скажешь о материале, который использовался для их возведения. Стены были выполнены из строительных отходов, которые держали форму благодаря специальному отвердителю.

 

Ярославский проект

В 2017 году в Ярославе появился первый жилой дом в Европе, который был воссоздан с помощью 3D-технологий. На строительство дома ушло 2 года, а вот на посадку основной «коробки» на фундамент всего месяц. Большая часть работ была проведена с помощью портального принтера.

Сегодня Ярославский дом внешне мало чем отличается от привычных жилых помещений.

Он также оснащён всеми необходимыми коммуникациями, будучи готовым к заселению. Строительством нетипичного дома занималась компания «АМТ-СПЕЦАВИЯ», и ее основной задачей было напечатать здание, пригодное для жизни, а вовсе не очередной выставочный экспонат.

 

Сказочный замок в Миннесоте

Андрей Руденко из Миннесоты разработал собственный принтер для 3D-печати, решил его испробовать, напечатав небольшое сооружение на заднем дворе.  Этим сооружением стал миниатюрный замок, символизирующий активное развитие современных технологий в архитектуре и строительстве.

Здание получилось по-настоящему сказочным.

Миниатюрный замок, как и его полноценные сородичи, получил заострённые башни и изящные арки. В ходе печати Руденко использовал максимальные настроечные конфигурации, заявив о том, что собирается в ближайшем будущем с его помощью построить полноценное жилое помещение.

Итальянский дом со стеклянной крышей

В 2018 году на территории Италии появилось нетипичное здание со стеклянной крышей общей площадью 100 кв м, которое было построено буквально за неделю. Такой скорости удалось добиться благодаря использованию 3D-принтера для печати отдельных элементов.

Воссозданием дома занимались сразу две итальянских компании: Arup и CLS Architetti.

 

Амстердамская избушка

Стихийные бедствия нередко становятся причиной потери жилья.  Сделать процесс восстановления дома максимально комфортным решила Амстердамская архитектурная студия DUS.

 

В итоге используя 3D-принтер и прочный биопластик, они напечатали «Городскую кабину», которая оказалось полностью пригодной для жилья.

Строение площадью 25 кубических метров вмещает в себя раскладное спальное место, стол и окно. Что касается ванной, то она располагается на небольшом газоне возле дома.

 

Апартаменты на Филиппинах

Бизнесмен Льюис Якич решился на расширение своего отеля на Филиппинах, выбрав для этого не самый стандартный способ. Для этой цели мужчина пригласил уже упомянутого Руденко, который распечатал апартаменты на принтере.

Его аппарат оказался подходящим для воссоздания нетипичного здания при отеле.

В качестве материалов использовался песок и пепел вулкана, смешивание которых позволило получить максимально прочную смесь.

Вполне вероятно, что в ближайшем будущем основная часть новых построек будет выполнена с помощью 3D-печати.  Такое «строительство» является не только более экономным, но и максимально экологичным. А все потому что после него не остаётся привычного строительного мусора, тогда как в качестве материалов используются исключительно переработанные отходы.

Источник

 

Теги: 

топ 7 жилых домов напечатанных на 3D-принтере, компания Shanghai WinSun Decoration Design Engineering Co, напечатанные здания, компания «АМТ-СПЕЦАВИЯ», принтер для 3D-печати домов, Амстердамская архитектурная студия DUS, Андрей Руденко

ЗНАЧОК – 3D-технология

Марфа, Техас

---

Созданные в сотрудничестве с провидцем индустрии гостеприимства Лиз Ламберт, ICON, пионером в области передовых технологий и широкомасштабной 3D-печати, и BIG-Bjarke Ingels Group, всемирно известной архитектурной фирмой, эти дома предлагают поистине необыкновенный жизненный опыт.

Бронирование начнется летом 2023 года.
Запишитесь в список и узнавайте подробности первыми.

Оставаться в курсе

Познакомьтесь с коллекцией Genesis на ранчо Wolf Ranch

---

Мы объединились с Lennar, крупнейшим в мире строителем домов, чтобы создать инновационное сообщество домов, напечатанных на 3D-принтере, по кодовому проекту BIG-Bjarke Ingels Group.

Расположенный на берегу живописной реки Сан-Габриэль в холмах Джорджтауна, штат Техас, сообщество Wolf Ranch, состоящее из домов, напечатанных на 3D-принтере ICON в сотрудничестве с Леннаром, находится в нескольких минутах от всего. Это современное сообщество сочетает в себе Техас-Хилл-Кантри с доступом ко всему району метро Остина.

См. Дома

Как мы строим

Будущее жилищного строительства

---

Высокопроизводительные дома ICON, напечатанные на 3D-принтере, отличаются улучшенными архитектурными и энергоэффективными конструкциями, которые подчеркивают преимущества отказоустойчивости и устойчивости с цифровыми возможностями аддитивного строительства. Поставляемые быстро и в больших масштабах с использованием парка роботизированных строительных систем ICON Vulcan, программного обеспечения и передовых материалов, система полной стены каждого дома, включая внутренние и внешние стены, производится с меньшим количеством отходов и с большей свободой проектирования.

Узнать больше

Высокопроизводительные дома

ICON, напечатанные на 3D-принтере, отличаются улучшенными архитектурными и энергоэффективными конструкциями, которые подчеркивают преимущества отказоустойчивости и устойчивости с цифровыми возможностями аддитивного строительства. Поставляемые быстро и в больших масштабах с использованием парка роботизированных строительных систем ICON Vulcan, программного обеспечения и передовых материалов, система полной стены каждого дома, включая внутренние и внешние стены, производится с меньшим количеством отходов и с большей свободой проектирования.

Узнать больше

Роботизированная конструкция

Мы производим машины, материалы и программное обеспечение

, из которых строятся наши дома

3D-печать в строительных масштабах не только позволяет строить дома более высокого качества быстрее и дешевле, но парки принтеров могут изменить способ строительства целых сообществ к лучшему.

Узнать больше

3D-печать достигает новых высот с двухэтажным домом

Огромный принтер весом более 12 тонн создает то, что считается первым напечатанным на 3D-принтере двухэтажным домом в Соединенных Штатах.

Машина стабильно гудит, выдавливая слои бетона для строительства дома площадью 4000 квадратных футов в Хьюстоне.

Строительство займет в общей сложности 330 часов печати, сказал архитектор Лесли Лок, соучредитель дизайн-студии Hannah и дизайнер дома.

«На самом деле во многих штатах можно найти много зданий, напечатанных на 3D-принтере», — сказал Лок. «Одна из вещей, связанных с печатью второго этажа, это то, что вам нужна, знаете ли, машина… И, конечно же, есть и другие проблемы: структурные проблемы, логистические проблемы, когда мы печатаем здание второго этажа».

Трехкомнатная квартира Дом с деревянным каркасом почти готов наполовину и продается семье, пожелавшей остаться неназванной, сказала она9.0006

Последние обновления

• DisruptedcategoryU.S. Торговая палата призывает к регулированию ИИ, статья с изображением

• SciencecategoryRelativity откладывает запуск напечатанной на 3D-принтере ракеты Terran во Флориде, статья с видео

промышленный 3D-принтер используется для печати бетона для первого двухэтажного дома с 3D-печатью, который в настоящее время строится в Хьюстоне, штат Техас, США, 3 января 2023 г. REUTERS/Evan Garcia

Этот проект является результатом двухлетнего сотрудничества Ханны, Peri 3D Construction и инженерно-строительной компании Cive.

Хикмат Зербе, глава отдела строительных конструкций компании Cive, надеется, что инновационная технология однажды поможет быстрее и дешевле строить многоквартирные дома.

Кроме того, бетон может противостоять ураганам, сильным штормам и другим суровым погодным условиям в Техасе, которые становятся все более частыми и суровыми из-за изменения климата.

А поскольку всю тяжелую работу выполняет принтер, на стройплощадке требуется меньше рабочих.

«Традиционное строительство, вы знаете правила, вы знаете игру, вы знаете свойства материала, поведение материала. Здесь все новое», — сказал Зербе. «Материал новый, хотя бетон — старый материал в целом, но бетон для 3D-печати — это что-то новое».