3Д принтер для строительства: Недорогой 3D принтер для строительства малых домов и построек

Содержание

что можно сделать, зачем нужен

Технологии не стоят на месте. Не так давно российские ученые объявили, что сумели распечатать на 3D-принтере искусственное сердце, то и дело попадаются сообщения, что подобный агрегат с нуля сможет создать все детали для велосипеда и даже автомобиля, но это еще не всё. Умельцы и придумщики шагнули ещё дальше, из микромира в макромир, и научились распечатывать на принтерах настоящие дома. Нет, не макеты, полноразмерные жилища для людей. Сегодня редакция Homius.ru решила поподробнее изучить этот вопрос и рассказать, насколько интересна для россиян будет такая технология и насколько практично будет распечатать себе новый дом. Кроме того, в этом обзоре рассмотрим иные возможности применения 3D-принтера в строительстве.

Это не макет и не фрагмент научной программы, а реальная строительная площадка

Содержание статьи

Что такое строительный 3Д-принтер и зачем он нужен

Если говорить совсем упрощенно, то строительный 3D-принтер — это своего рода гибрид бетономешалки и руки-манипулятора, рисующего по заданному алгоритму чертеж. По сути, вместо чернил у него бетон, а вместо бумаги – реальная строительная площадка.

Из сопла с определенной скоростью подается строительная смесь, которая равномерно, слоями распределяется по периметру возводимой конструкции

Конструкция может быть как большой, к примеру, окружностью, так и ограниченной в пространстве, к примеру, стеной определённой ширины и длины.

К сведению! Новатором использования специального принтера для печати домов и строительных конструкции считается профессор Университета Южной Калифорнии Берох Хошневис. Он запатентовал технологию Contour Crafting, а именно – использования специального экструдера на подвижной платформе, с помощью которого и наносятся слои цементной смеси.

Интересно, что прародителем идеи самовозводимых с помощью роботов-манипуляторов домов считается не один человек, а целая группа специалистов NASA еще в 1995 году, когда в Америке активно развивалась идея покорения малоизученных участков не только нашей планеты, но и космоса. Считалось, что роботы смогут подготовить плацдарм для переселения и комфортного проживания представителем земной цивилизации в другие, менее обжитые уголки Вселенной.

И правда: в домах, возведённых по такой технологии есть что-то космическое!

Как работает строительный 3Д-принтер

Так называемая аддитивная технология строительства (от англ. Add- добавлять, наращивать) практически не имеет ограничений в использовании(кроме как законами физики). На 3D-принтере можно печатать как отдельные элементы конструкции: стены, перекрытия, другие элементы, так и цельные дома.

Интересный факт! В России впервые дом, полностью напечатанный на 3D-принтере, был возведен в 2016 году компанией ApisCor в городе Ступино. Интересно, что дом возводился целиком, т.е. печатался от потолка до крыши без перерыва. Весь процесс занял 24 часа чистого времени. До этого дня печатались только отдельные панели.

По сути, процесс работ повторяет обычное строительство. Сначала создается проект, затем возводится фундамент, в этом случае, чаще всего, он кирпичный. Процесс компьютерного моделирования в строительстве подобных сооружений – важнейшая часть. Ведь все этапы возведения дома возложены на искусственный интеллект.

Современные 3D-принтеры могут учитывать конфигурацию и положение окон, а также применять архитектурные приемы, используя заранее созданные макеты

По сути, основная часть принтера, кроме электронной начинки, – это стрела экструдера и управляющие ею эксцентрики, которые и двигаются по платформе в заданном радиусе или по прямой. Собственно, монтаж базы, или основания принтера как раз зависит от параметров здания и его конфигурации. Дома могут иметь разную форму и габариты, соответственно и формат машин, создающих их, совершенно разный.

Важное дополнение. В строительном принтере нет необходимости использовать нагревающий элемент. Бетонная смесь подается напрямую из бетономешалки, с помощью специальных насосных систем. Такие машины позволяют идеально ровно выполнить кладку, а в некоторых случаях оставить отверстия под арматурные элементы.

3D-принтер позволяет провести укладку стен, перекрытий, инженерных отверстий, в том числе под оконные проёмы

Виды 3Д-принтеров для строительства дома

Как мы уже замечали выше, тип 3D-принтера напрямую зависит от типа и модификации здания. Которое он возводит. От этого зависит и размер самого принтера, объем бетономешалки, а также сопла, который подает строительную смесь.

Вариации конструкций строительных 3D-принтеров

Впервые дома по данной технологии стали массово возводить в Шанхае. Одна из первых 3D-машин, поразившей своими размахами и размером стал принтер WinSun. Длина рабочей зоны составляла 150 метров, а ширина 10. Такой принтер способен за несколько дней напечатать здание высотой 6 метров.

Дом, напечатанный чудо-принтером

Интересно, что в качестве технологической изюминки китайские инженеры использовали специальное стекловолокно, которое, с одной стороны, удешевляло строительные работы, а с другой – делало бетонную смесь менее теплопроводной. Тестовые образцы позволили компании сэкономить половину бюджета на возведение дома по новой технологии.

Европейские же инженеры, к примеру, голландские предпочитают печатать не собственно дома, а строительные материалы, с помощью которых эти дома можно возводить, считая (в чем-то справедливо), что более качественно работа будет сделана всё-таки человеческими руками и головой.

Достоинства и недостатки применения 3D-принтера в строительстве

Главным плюсом, о котором говорили все разработчики, называется то, что процесс возведения жилья удешевляется, а скорость возведения объектов увеличивается. Однако, до сих пор непонятно, будет ли использоваться человеческий труд, хотя бы в качестве дополняющего элемента.

Кроме того, универсальность печати и возможности моделирования смогут в будущем позволить возводить дома на участках со сложным рельефом. Технические решения уже в этом направлении есть

С помощью точного расчета можно создавать идеальные опорные и несущие конструкции под определённую местность, идеально точно следовать метражу помещения по проекту, а главное – создать идеально ровные стены. Кроме того, с помощью 3D-печати можно создать идеально ровный фундамент, причем достаточно быстро.

Среди главных, но существенных минусов – это большие энергозатраты и необходимость обслуживания оборудования. Кроме того, каким бы ни было совершенным оборудование, полный цикл работ оно охватить не сможет.

Строительная площадка под строительство дома на 3D-принтере

Ведущие производители принтеров для 3D-печати домов

В России пока немногие компании решились освоить такую технологию строительства. Ещё меньше занимаются серийным производством такого оборудования. Всё-таки, пока это штучный товар. Однако, всё же можно назвать одну из них, которая уже прочно заняла лидирующие позиции в этой области. Это фирма СпецАвиа. Её персоналом был разработан и опробован прототип строительного 3D-печатного аппарата и осуществлена пробная печать.

Кроме того, на рынке можно встретить образцы словенской компании BetAbram. Она занялась серийным производством строительных принтеров. Сейчас в линейке компании несколько вариантов конструкций или моделей принтеров.   Их стоимость варьируется от 12 000 евро за станок до 20000 евро. Вероятно, что затраты себя оправдают.

Принтер BetAbram P1 может напечатать дом площадью в 144 квадратных метра, при относительно невысокой конструкции – около трех метров

Внешне принтер похож на обычную платформу, двигающуюся по рельсам. Они регулируются по высоте.

А как же насчет внутренних стен? Интересно, что и тут строительный 3D-принтер тоже может выручить. Просто сырье для возведения внутренних перегородок отличается.

Такие стены никак не похожи на цементные, хотя напечатаны в той же технологии

Специальный полимер на основе клея и соли, высыхая, создает ажурную конструкцию, которая про прочности не уступает цементной, однако, она значительно легче. Материал не боится влаги, его можно использовать для возведения перегородок.

Материал под названием Saltygloo (с англ. «солевой клей») был разработан компанией EmergingObjects

Примеры домов, построенных с применением 3D-печати

Ещё раз, давайте полюбуемся на причудливые строения, созданные искусственным интеллектом. Вполне вероятно, что подобные строения прочно войдут в нашу жизнь. А также посмотрим, как работают самые трудолюбивые каменщики в мире.

А если у вас идеи, как можно использовать 3D-печать в строительстве, расскажите об этом другим читателям нашего онлайн журнала Homius.ru.

Предыдущая

Новинки рынкаИзысканно и шикарно: как использовать обожженное дерево в интерьере

Следующая

Новинки рынкаКрепче стали: почему выгодно использовать стеклопластиковую арматуру вместо традиционной

Понравилась статья? Сохраните, чтобы не потерять!

ТОЖЕ ИНТЕРЕСНО:

ВОЗМОЖНО ВАМ ТАКЖЕ БУДЕТ ИНТЕРЕСНО:

Самый большой 3D-принтер в Европе впервые напечатал двухэтажный дом

Бельгийская компания Kamp C представила первый двухэтажный дом, который напечатали на 3D-принтере. Печать выполнили с помощью массивного цементного принтера BOD2, который изготовила компания COBOD. Весь процесс занял всего 15 дней.

Строительство началось в ноябре 2019 года, когда принтер доставили на стройплощадку и смонтировали с помощью крана. При этом еще 5 рабочих помогали устанавливать и обслуживать устройство. Как только принтер собрали, BOD2 стал полностью автономен и требовал лишь одного человека, который контролировал процесс с помощью компьютера поблизости.

После завершения строительства двухэтажный дом останется Бельгии рядом с принтером, который его произвел, любой посетитель сможет посетить и осмотреть его. Через год его превратят в офисное здание, которое можно арендовать.

Исследователи отметили, что это не единственный прорыв в области 3D-печати, который произошел за последнее время. Исследователи следят за строительством одноэтажного поселка, который сейчас возводят в сейсмической зоне в Мексике.

Ученые добавили, что 3D-печать способна сделать строительство более экологичным и доступным, но потенциальная польза от этой технологии не ограничивается только строительством. Компания Kamp C отмечает, что один из ее партнеров разрабатывает новый способ строительства бассейнов, который включает 3D-печать, а компания COBOD заключила партнерское соглашение с компанией GE Renewable Energy, чтобы помочь в создании бетонных оснований с 3D-печатью для ветряных мельниц.


Читайте также

— Создан способ искоренить паразитов, перекрыв все пути их метаболизма

— После введения российской вакцины у добровольцев нашли 144 побочных эффекта

— Опубликованы первые испытания скорости интернета Starlink

За рекордное время 3D-принтер создал жилой дом площадью 177 кв. метра (2 фото + видео) » 24Gadget.Ru :: Гаджеты и технологии


Жилищная проблема может быть успешно решена с использованием технологий 3D печати, успешно внедряемой в строительство индивидуальных домов. В настоящее время самый большой дом в мире, созданный при помощи 3D печати находится в Дубае и его площадь составила 640 квадратных метров. Разработчики компании S-Squared создали уникальное устройство, позволяющее создавать не только большие дома, но и сократить сроки печати до рекордно малых величин.
Новый дом площадью 177 квадратных метров «построенный» принтером SQ4D установил мировой рекорд скорости печати зданий. Непосредственно на печать здания было затрачено всего 48 часов, тогда как полный производственный цикл создания дома занял 8 суток.
Использование новейшей технологии уже на следующем этапе позволит сократить время строительства еще в два раза. В настоящее время 3D печать уже используется в Мексике для создания социальных домов площадью 48 метров, которые «печатаются» всего за 24 часа. Теперь строители смогут расширить возможности 3D печати для создания полноценных, крупногабаритных индивидуальных домов.

При создании дома с помощью SQ4D были достигнуты не только рекордные показатели скорости, но и установлены еще несколько рекордов. Во-первых, такой дом обошелся в самую небольшую сумму: на строительство затрачено всего 6 тысяч долларов.


Во-вторых, принтер способен самостоятельно формировать фундамент жилища. Также максимально сокращается количество рабочих, задействованных при строительстве. Дом 177 квадратных метров был построен тремя строителями. Кроме того разработчики заявляют о высокой прочности, износостойкости и устойчивости к внешнему воздействию всех элементов конструкции. Уже в этом году компания S-Squared планирует начать печатать 3D дома в промышленных масштабах.

Источник: TechRadar

Строим дом с помощью 3D-принтера: обзор компаний и перспективы

Строительная 3D-печать – одно из самых неоднозначных, но быстроразвивающихся направлений в области аддитивных технологий. В создании 3D-принтеров для укладки строительных смесей соревнуются инженеры со всего мира, а проекты варьируются от неказистых, возведенных на скорую руку сарайчиков до многоэтажных домов. Сегодня мы отдадим дань наиболее известным именам в области аддитивных строительных технологий и попытаемся разобраться что же такое строительная 3D-печать, как она применяется, и чего стоит ожидать в будущем.

Contour Crafting

Одним из основателей современных технологий строительной 3D-печати считается профессор Берох Хошневис. Уроженец Ирана, Берох переехал в США и в настоящее время входит в деканат Университета Южной Калифорнии (USC), а также тесно сотрудничает с NASA. Профессору Кошневису принадлежит авторство технологии Contour Crafting, так или иначе послужившей основой для альтернативных разработок: строительная смесь наносится с помощью экструдера, установленного на подвижной портальной конструкции.

Полноценная версия технологии предусматривает полностью автоматизированный процесс, включая установку арматуры и коммуникаций во время печати с помощью роботов-манипуляторов. Работы над технологией ведутся с 1995 года, однако практических результатов мало, либо же они держатся в секрете. Дело в том, что одним из спонсоров исследований выступают ВМС США, заинтересованные в технологии автоматизированного строительства военных баз. С 2010 года наработками команды заинтересовалась и NASA, нуждающаяся в подходящей методике строительства лунных и марсианских колоний. Кошневис же успел обвинить в краже технологий китайскую строительную компанию WinSun (
см. ниже
), стремительно укрепляющую позиции на коммерческом рынке.

D -Shape

Один из наиболее необычных вариантов строительной 3D-печати, разработанный итальянским инженером Энрико Дини. В отличие от конкурентных установок, 3D-принтер D-Shape не использует позиционируемый по трем осям экструдер, а полагается на целый массив из 300 сопел, закрепленный на подвижной платформе.

Рабочая площадь в текущей версии составляет 6х6 метров. Технология скорее напоминает струйную печать, а массив используется для нанесения связующего агента на слои песка. Первая модель принтера, запатентованная в 2006 году, печатала эпоксидными смолами, но такой подход вызвал немало технических трудностей и был оставлен. Новая версия, запатентованная в 2008 году, использует в качестве байндеров оксиды металлов и хлорид магния.
Теоретически технология позволяет добиваться высокой скорости печати, однако на практике возникают ограничения из-за медленного отверждения материала – для полного схватывания требуются примерно одни сутки. С другой стороны, остаточный материал выступает в роли опоры, частично снимая механическую нагрузку со свежих слоев. Хотя Дини не оставляет надежд на коммерциализацию своей технологии, самым внушительным примером практической печати пока что остается цельная скульптура под названием «Радиолярия» размером 3х3х3 метра.

«StroyBot » Андрея Руденко

Андрей Руденко по праву занимает место одного из первопроходцев строительной 3D-печати. Талантливый инженер, переехавший в Миннесоту, впервые привлек внимание проектом миниатюрного сказочного замка, изготовленного с помощью 3D-принтера собственной конструкции под названием «СтройБот».

Путь разработчика оказался тернистым, причем главные проблемы заключаются не в технологии, а вездесущей бюрократии. Столкнувшись с красной лентой в США и не питая особых иллюзий насчет российского рынка, Андрей нашел поддержку в лице Льюиса Якича – калифорнийского предпринимателя и владельца филиппинской гостиницы Lewis Grand Hotel. Там-то Руденко и продемонстрировал возможности своей технологии в полной мере, напечатав пристройку площадью 130м² с несколькими спальнями, всеми необходимыми коммуникациями и даже джакузи (см. видео ниже). В качестве расходного материала был использован геополимерный бетон из вулканического пепла. Проект уникален еще и тем, что гостиничное крыло стало первым в мире эксплуатируемым 3D-печатным объектом. Подробнее о наработках Андрея Руденко можно узнать в личном блоге изобретателя на 3Dtoday.

Спецавиа

Компании «Спецавиа» повезло на российском рынке в значительно большей степени. Уже несколько лет ярославское предприятие, изначально специализировавшееся на производстве ЧПУ-станков для металлообрабатывающей отрасли, конструирует строительные 3D-принтеры. На сегодняшний день ассортимент компании состоит из как минимум семи вариантов разных размеров.

Самым известным проектом с применением 3D-принтера «Спецавиа» стало возведение необычной сторожки на территории Екатеринбургского цементного завода: директор предприятия Ринат Брылин, увлекающийся 3D-печатью со студенческих лет, решил поселить охрану завода в реплике башни замка Винтерфелл из популярного телесериала «Игра Престолов». Возведение необычной постройки, напечатанной с помощью 3D-принтера S-6044 Long, завершилось в ноябре прошлого года. Сотрудничество Брылина и Спецавиа носит взаимовыгодный характер, ибо имея на руках 3D-принтер сотрудники завода могут испытывать специальные строительные смеси в деле «не отходя от кассы». За 2016 год компания реализовала примерно три десятка строительных 3D-принтеров, а в этом году собирается продемонстрировать полномасштабные проекты: в декабре 2015 года специалисты предприятия впервые напечатали полноценное здание площадью 165 кв.
метров. В ходе строительства использовались разные технологии, часть здания была напечатана прямо на площадке, а некоторые блоки печатались в цехе перед доставкой на объект и сборкой. Несъемная опалубка была армирована во время печати. После сборки силовые элементы стен были залиты бетоном производства упомянутого выше Екатеринбургского цементного завода, а внешний контур утеплен пеногипсобетоном завода «Монолит». Согласно планам собственника отделка здания завершится летом текущего года, после чего проект будет продемонстрирован общественности.

Apis Cor

Есть у Спецавиа и интересный, многообещающий конкурент в лице иркутской компании Apis Cor. Если 3D-принтеры Спецавиа, как и большинства конкурентов, используют портальную схему, то разработка Apis Cor основана на использовании телескопического манипулятора на поворотной платформе. Другими словами, принтер возводит стены вокруг себя, а по завершении строительства переносится на другое место с помощью крана. В дизайне изначально предусмотрена высокая мобильность: компактная установка весом в шесть тонн легко умещается в грузовик.

Первой полноценной демонстрацией возможностей необычного 3D-принтера стало строительство опытного здания в Ступино, завершившееся месяц назад. Необычная округлая форма домика площадью 37 кв. метров наглядно демонстрирует архитектурную гибкость строительной 3D-печати. На возведение стен ушло менее суток, но на полное затвердевание потребовалось еще около месяца. Отметим, что проект осуществлялся в не самых благоприятных погодных условиях, ввиду чего объект пришлось возводить под тентом. Здание оснащено теплоизоляцией и всеми необходимыми коммуникациями, но жить в нем никто не будет, ибо эта постройка предназначена сугубо для демонстрационных целей. На очереди же более крупномасштабный проект: строительство двух демонстрационных домиков в Техасе, а затем возведение эко-поселка совместно с местной строительной компанией Sunconomy.

WinSun

И наконец, самая известное отраслевое предприятие – китайская компания WinSun. В 2014 году шанхайское предприятие прославилось на весь мир возведением десяти 3D-печатных зданий всего за одни сутки. На деле все оказалось немого скромнее: небольшие «коробочки» были напечатаны блок за блоком в цехе, а затем собраны на строительной площадки без арматуры или коммуникаций, но с остеклением. Тем не менее, начало было положено. Менее чем через год китайские строители отличились уже самым масштабным проектом на текущий день, а точнее сразу двумя – 3D-печатной пятиэтажкой и симпатичным особняком площадью 1100 кв. метров.

Старания компании не прошли незамеченными: к 2016 году представители WinSun вели переговоры с властями Ирака и Саудовской Аравии по огромным контрактам. Ираку требуется построить около десяти тысяч домов взамен разрушенных в ходе войны, а саудиты заинтересовались печатью сразу полутора миллионов зданий для решения растущего жилищного кризиса. О твердых контрактах пока ничего не известно, но время от времени компания напоминает о себе, например постройкой первого 3D-печатного офисного здания в Дубае. «Офис будущего» был построен всего за 17 дней, включая проводку коммуникаций, отделку и обустройство. Возведением здания площадью 250 кв. метров занималась бригада из восемнадцати человек, причем за принтером присматривал лишь один оператор. После завершения строительства в здании разместился офис фонда «Дубай будущего». 3D-принтер WinSun – это портальная конструкция с габаритами 36х12х6 метров, а в качестве расходных материалов используются строительные смеси с наполнителями из переработанных отходов, вероятнее всего стеклопластика.

Перспективы строительной 3D-печати

Так каким потенциалом обладают строительные аддитивные технологии? Необходимо понимать, что это не панацея, не замена традиционным строительным технологиям, а полезное дополнение. Практическая польза от строительной 3D-печати пока что сводится к изготовлению различных декоративных элементов и несъемной опалубки сложных форм: если архитектурные проекты WinSun не отличаются особой оригинальностью, то демонстрационная постройка Apis Cor в Ступино, спиральные колонны Руденко и 3D-печатные церковные купола Спецавиа наглядно демонстрируют свободу дизайна.

Вопрос с армированием и утеплением решается достаточно просто: по мере печати слоев укладывается горизонтальная арматура, после застывания 3D-печатной опалубки устанавливаются коммуникации, а внутренний объем заполняется дополнительной арматурой, утеплителем и заливается бетоном в соответствии с проектом. Внешняя же поверхность стен шлифуется и/или оштукатуривается. Как результат, достигается существенная экономия на съемной опалубке и, что самое главное, рабочей силе. Последний момент может оказать ключевое влияние на темпы развития строительной 3D-печати в разных регионах мира, ибо привлекательность подобной автоматизации прямо пропорциональна дороговизне рабочей силы. Полностью автоматизированных технологий аддитивного строительства еще не существует, если не считать теоретических наработок Contour Crafting: заливать фундамент и устанавливать арматуру, коммуникации и перекрытия пока приходится вручную. С другой стороны, ничто не мешает переложить и эти задачи на плечи роботов. Так, инженеры из Швейцарской высшей технической школы Цюриха уже продемонстрировали робота-сварщика, способного создавать арматуру самых разных форм, голландская компания MX3D работает над проектом цельнометаллического 3D-печатного моста в Амстердаме, а австралийская компания Fastbrick Robotics проектирует роботов-укладчиков кирпичей. 3D-печатных небоскребов ждать пока не стоит. В ближайшие годы строительные аддитивные технологии будут использоваться в основном для изготовления декоративных элементов и относительно небольших дизайнерских объектов. Масштаб применения будет напрямую зависеть от стоимости материалов, рабочей силы и даже географического расположения. Например, метод спекания песка с помощью сфокусированного солнечного света вполне может оказаться привлекательным для строительства в пустынных регионах, благо что сырье валяется прямо под ногами, а источник энергии висит над головой. Эта технология, впервые опробованная польским инженером Маркусом Кайзером и получившая в отечественных кулуарах название «гелиолитография», даже рассматривается НПО имени С.А. Лавочкина в качестве технологии строительства лунных баз из реголита. Руководитель проекта 3Dtoday Сергей Пушкин и генеральный директор девелоперской компании Capital Group Михаил Хвесько обсудили настоящее и будущее строительных технологий 3D-печати в программе «Новая Экономика» с Кириллом Токаревым на телеканале РБК.

Запись передачи можно посмотреть по этой ссылке.

Дом, который построит 3D FASTBUILD

3d-печать домов сейчас активно набирает популярность во всем мире. На рынке строительных принтеров утверждают свои позиции производители из США, Китая, Франции, Словении, Нидерландов. Использование такого оборудования в строительстве позволяет сократить срок возведения конструкции до нескольких дней и в разы удешевить весь процесс. Шансы на сей раз не отстать на десятилетия и вовремя поймать волну есть и у России. В 2017 году в подмосковном Ступино был впервые в России целиком отпечатан жилой дом. Для этого был использован принтер российско-американского производства. И это не единственный пример того, как отечественные разработчики берутся развивать 3D-оборудование для печати домов в России с перспективой выхода на внешние рынки. ГК «Солвер» и компания AOCG разрабатывают гибридный мобильный 3D-принтер 3D FASTBUILD, который должен совершить настоящую революцию как в классических, так и в аддитивных методах строительства домов. О возможностях нового строительного принтера и его перспективах «Умнпро» рассказал директор по развитию компании AOCG Анис Ламри.

Легко внедрится в строительный процесс

– Анис, насколько сегодня целесообразны и актуальны аддитивные технологии в строительной отрасли?

Компания AOCG применяет технологии информационного моделирования зданий (BIM) уже пять лет и следит за современными строительными трендами. Сейчас все современные технологические подходы в строительстве так или иначе движутся в сторону машиностроения. Строители перенимают опыт из более высокотехнологичной индустрии. Нынешние здания проектируются с высокой точностью и детализацией для последующей синхронизации цифровой модели с производственным софтом и оборудованием, автоматическими складскими комплексами. Максимально возможное количество операций на стройплощадке будет исполняться машинами, а человек выступит исключительно в роли творца и контролера. Поэтому аддитивные технологии (АТ) – ощутимый прорыв в этой сфере. Они развивают строительство с точки зрения новых архитектурных форм и решений, заставляют двигаться от простых геометрических фигур в сторону криволинейных, бионических, природосообразных форм. К тому же участники строительного рынка борются за скорость, пытаются минимизировать количество работников на стройке, ведь человеческий фактор несет в себе большие риски не только для промышленности, но и для строительной индустрии. АТ дают возможность ускорения производственного или строительного процесса, создают абсолютно новые технологические процессы и объёмнопланировочные решения.

– Аддитивные технологии – это инструмент, который не сможет работать эффективно без верхнеуровневой программно-аппаратной надстройки.

В настоящий момент строительный софт позволяет создавать математические модели зданий, насыщенные разного рода информацией не только о конструкционных особенностях объекта, но и о конкретных элементах, материалах. Например, математические модели будущих зданий могут быть использованы производителями фасадных панелей, стёкол, металлоконструкций и т.д. Электронный прототип здания «заливается» в станок с ЧПУ по раскройке фасадных панелей, и мы получаем необходимые нам размеры и геометрию. Сегодня вопрос синхронизации ПО с промышленным оборудованием уже можно считать закрытым, поэтому строительный 3D-принтер, являющийся одной из вариаций оборудования, легко внедрится в строительный процесс.

Утопия или кастомизация?

– Как зародился проект 3D FASTBUILD? Какова роль компании AOCG в его создании?

Всё началось с того, как представители компании «Солвер» во главе с Радиславом Бирбраером презентовали проект 3D-принтера на очередном заседании клуба BIM-лидеров. Все участники тогда посчитали его утопией. Все – кроме нас. Мы обдумывали проект в течение двух месяцев и пришли к выводу, что он должен выстрелить, поскольку эта ниша абсолютно свободна. В июле этого года было подписано партнерское соглашение о создании 3D FASTBUILD. Конечно, в целом этот бренд разработан ГК «Солвер» и компанией «Русский инженер». Они отвечают за техническую часть: R&D и производство. АOCG поможет продвигать продукт на рынке, организует необходимые маркетинговые мероприятия. Мы продолжим поддерживать продажи и все НИОКР, связанные с производством материалов для печати (смеси, арматура), ведь наша компания имеет серьезные компетенции в строительстве. 3D FASTBUILD можно считать чуть ли не единственным в мире строительным 3D-принтером, способным одновременно печатать бетонно-полимерными смесями, производить армирование и утепление строительных конструкций. Без комбинации бетонной смеси и армирования невозможно построить что-то более или менее масштабное. Большинство компаний, пытающихся внедрить АТ в строительство, занимаются исключительно печатью бетонной смесью без какоголибо армирования. В планах AOCG и ГК «Солвер» выпустить серийный принтер, способный печатать готовые здания любых размеров и любой формы. Пока на строительном рынке такой технологии нет. Есть попытки, тесты и пиар-акции, но пока ни одна из компаний не перешла Рубикон.

– На профильных мероприятиях, будь то клуб BIM-лидеров или клуб лидеров цифрового производства, неоднократно поднималась тема трудностей внедрения софта по моделированию зданий и сооружений на российском строительном рынке. Российские компании поначалу относились к BIM очень скептически, но за последние пять лет ситуация изменилась.

По большому счету, BIM, как и любой другой инструмент, следует использовать, если это экономически обосновано. Стремиться к BIM как к самоцели – неправильно. Очень часто я слышу от коллег: а вот проще и дешевле заливать бетон в опалубку. Действительно, есть разные инструменты под разные задачи. Где-то выгоднее использовать опалубочную систему, краны и миксеры, нежели работать с аддитивными технологиями. Но существуют направления, тесно связанные с изготовлением малых архитектурных форм, сложной оснастки, для заливки нескольких элементов. Порой такие формы стоят гораздо дороже готовых архитектурных элементов изделия. Точно такая же история – со строительством бассейнов и прокладкой инженерных трубопроводов в сборных железобетонных коробах. А теперь представьте, что мы имеем дело с удаленным и труднодоступным районом, где доставка нескольких сотен ЖБИ затруднена плохими дорогами или их отсутствием. В таких случаях применение мобильного бетонно-полимерного 3D-принтера оправдано. С помощью инструмента BIM целесообразно проектировать глобальные проекты: гипермаркеты, аэропорты, стадионы, многоэтажные жилые комплексы. Благодаря тому, что строительный софт постоянно развивается, он становится более доступным. Сегодня даже частные архитекторы проектируют небольшие дома, создают дизайнерские решения для офисов и ресторанов с помощью Autodesk Revit, потому что программный комплекс объективно ускоряет и упрощает работу, автоматизируя большое количество мануальных задач, связанных с оформлением проекта. Архитекторы создают модель конкретной системы в 3D, работают с трёхмерной моделью и, уже отталкиваясь от неё, формируют все чертежи, планы и разрезы. И что весьма важно, благодаря строительному софту существенно упростилась работа с изменениями. Раньше любая поправка почти непременно провоцировала ошибку, например, на плане поменяли розетку, а на разрезе, на развертке забыли. Благодаря современным программным продуктам мы можем быстро внести изменения, успеть выполнить больше операций, проверить больше гипотез и в итоге получить более качественный результат. ПО предыдущих поколений не позволяло рассмотреть все возможные варианты, не предлагало компромиссов. Аналогичная ситуация существует и в машиностроении. Кастомизация диктует новые подходы в производстве, требует уметь быстро перестроиться с одной продукции на другую в кратчайшие сроки.

Бетон, полимер, арматура

– Расскажите об уникальных особенностях принтера 3D FASTBUILD. Что нового он принесет на строительный рынок?

Основным отличием нашего проекта от аналогов является аддитивная и гибридная печать. В готовую строительную конструкцию интегрируются одновременно и арматура, и изоляционные материалы. Использование в чистом виде бетонных смесей не даст желаемого результата по двум основным причинам. Во-первых, наша постройка станет слоистой, ведь при отсутствии должных добавок каждый предыдущий слой застынет гораздо быстрее, то есть, до наложения последующего слоя. Благодаря использованию полимерных добавок мы добиваемся монолитной конструкции, чтобы каждый слой сохранял ровную и гладкую поверхность, находился в нужной форме и состоянии до того момента, как на него будет положен последующий слой. Во-вторых, современные принтеры строят дома без арматуры. Мы сломали парадигму, согласно которой армирование должно состоять из каких-то металлических или стеклопластиковых прутьев и сеток, а также сопровождаться дополнительными операциями в процессе построения дома. Идеология 3D FASTBUILD объединяет в себе процессы впрыска бетонной смеси и армирования. Наш принтер в состоянии создать строительный пиксель размером 100*100 мм, который будет содержать в себе стеклоткань. То есть нам не нужно будет армировать отдельно стену и перекрытия, каждая частица, выходящая из головки принтера, станет продолжением нашей конструкции и позволит напечатать любую форму, абсолютно любые изгибы, как в вертикальной, так и в горизонтальной плоскости. Перекрытия, нависающие конструкции и некоторые другие важные элементы по-прежнему реализуются по старинке: заливкой в опалубку или использованием сборных перекрытий. Нас, в общем-то, также не устраивает такой подход, так как он вносит определенный диссонанс в идеологию 3D FASTBUILD. Строить должна машина, а ручной труд всегда связан с рисками. Поскольку печатающая головка принтера имеет возможность экструдировать, помимо бетонных смесей, теплоизоляционные гранулы из вспененного пенополистерола, проблема перекрытий может решаться следующим образом: принтер печатает подпорные ноги из этих дешевых пенополистироловых материалов, укладывает на них стеклоткань и дополнительный слой изоляции, чередующийся с бетоном. Получается своего рода сэндвич, где пустотелые полости бетона заполнены утеплителем. Таким образом, мы предлагаем строить легкие и прочные перекрытия и нависающие элементы без использования человеческого труда и дополнительной оснастки.

– Разрабатывая принтер 3D FASTBUILD, вы опирались на существующие аналоги? Есть ли, на ваш взгляд, чему поучиться у других компаний, предлагающих 3D-оборудование для строительной отрасли?

Мне известно как минимум несколько компаний, серьёзно занимающихся продвижением АТ оборудования, правда, пока все они находятся на стадии тестирования и испытаний. Российско-американская компания Apis Cor, основанная ребятами из Иркутска, создала строительный принтер, чемто напоминающий башенный кран. На статичной опоре установлен горизонтальный телескопический манипулятор с печатающим соплом на конце. Из наиболее известных результатов работы принтеров Apis Cor – офис будущего в Дубае, а также дом площадью 38 кв.м на территории Ступинского завода ячеистого бетона. Недостатки принтера Apis Cor – в статичности конструкции, принтер не перемещается во время печати, из-за этого есть ограничения по высоте, длине и ширине выращиваемых зданий. Кроме того, как я отмечал выше, принтер может печатать только бетонной смесью без изоляции и армирования.

Китайская компания Shanghai WinSun Decoration Design Engineering Co предлагает рынку портальную установку, внутри которой перемещается печатающая головка. Принтеры WinSun строят здания высотой до шести метров и печатают их бетонной смесью, перемешанной со строительным мусором: стеклом, опилками, металлической стружкой. Имея определённые плюсы, такой принтер в то же время не обладает мобильностью, не может контролировать затвердевание смеси, ее усадку, он не армирует смесь и не в состоянии вырастить гладкие стены.

Будущее – за домами из полимеров

– Стало быть, в сегменте строительных принтеров пока нет безусловных лидеров, этот рынок открыт?

Абсолютно. Пока в мире нет ни одной компании, которая была бы готова представить серийный принтер для печати зданий. Безусловно, есть те, кто сделал большой шаг в этом направлении, но их проекты либо до конца не завершены, либо не могут работать без гибридного подхода: микса АТ и классических процессов в строительстве. В этом смысле 3D FASTBUILD выглядит гораздо радикальнее уже на стадии идеи, и надеюсь, что к концу 2020 года наша технология будет у всех на слуху и мы сможем предложить готовое решение не только на бумаге, но и на деле. Технология быстрого построения дешевого дома, буквально за день, за несколько часов, – она завораживает. Тот же Apis Cor рассматривается NASA как компания, способная напечатать дома для членов марсианской экспедиции. Хотя печать в невесомости или в условиях низкой гравитации гораздо сложнее, чем в земных условиях. Тем не менее отлично, что такие идеи есть. Доступное жильё для африканских стран – более приземлённый, но от этого не менее полезный проект. Одноэтажные двух-трёхкомнатные домики стоимостью в несколько тысяч долларов – весомое подспорье для реализации программы ООН. Что касается вопросов ценообразования, то стоимость домов, построенных с помощью АТ, должна быть на 50% ниже, чем при применении традиционных технологий. Опять же, такая цифра основана на совокупности факторов: высокая скорость строительства, возможность работать в режиме 24х7 и, соответственно, более ранний ввод в эксплуатацию и меньшие финансовые издержки, в том числе по кредитным платежам. Один из главных плюсов – больше нет необходимости в опалубочных системах и работах, ведь 30-40% цены за кубометр бетонной смеси – это стоимость опалубки.

– Одновременная печать бетонной смесью, полимерными и композитными материалами предполагает наличие нескольких экструдеров или нескольких печатающих головок. Опишите конструктивные особенности главного элемента строительного 3D-принтера.

У принтера 3D FASTBUILD будет одна печатная головка с несколькими соплами для экструдирования бетона, теплоизоляционных материалов, разматывания и обрезки армирующего материала. Безусловно, основные интеллектуальные ресурсы брошены именно на создание печатающей головки – это сердце и мозг нашего принтера. Механика, перемещение головки и всего принтера может быть разным в зависимости от задач заказчика.

– Расскажите подробнее про состав армирующего материала и строительной смеси.

На первых порах планируем использовать трёхслойную стеклопластиковую ткань. Верхние слои обеспечивают лучшую адгезию с бетоном, внутренние слои прекрасно работают на растяжение и сгибание. Среди партнеров AOCG есть несколько заводов композитных материалов, с которыми в настоящий момент ведутся переговоры по разработке и тестированию армирующих тканей, сейчас предприятие начинает тестирование 3D-ткани из стеклопластика. Нам предстоит большая работа по поиску идеального рецепта смеси из полимеров бетона и армирующего волокна. В долгосрочной перспективе мы собираемся не ограничиваться одним лишь бетоном. Ведь, при всей его популярности, бетон – далеко не самый совершенный материал для строительства и в плане теплотехники, и с точки зрения его изготовления, и с учетом перспектив дальнейшей утилизации зданий и, собственно, самого бетона. Бетонно-полимерные смеси следует рассматривать как промежуточный этап для перехода к строительству домов, полностью состоящих из более прочных, теплых и экологичных полимерных материалов. На сегодня существуют полимеры, идеально подстраивающиеся под температурно-влажностный режим, именно за ними будущее, через 15 лет они вытеснят бетон из отрасли.

– Когда будет представлен опытный образец принтера 3D FASTBUILD?

Непосредственно сборкой опытного образца занимается компания «Русский инженер», входящая в ГК «Солвер». Мы разбили таймлайн на три ключевых этапа. В феврале 2020 года планируем продемонстрировать прототип печатающей головки, размещенной на роботе Fanuc. В июне должен быть собран готовый прототип и напечатаны первые тестовые образцы. Мы собираемся привлечь как можно больше потенциальных заказчиков со всего мира, чтобы они смогли воочию убедиться в возможностях принтера 3D FASTBUILD. При благоприятных обстоятельствах к концу 2020 года будет выпущен полноценный полноразмерный принтер с печатающим полем 10х10х9 м. В процессе обсуждения мы поняли, что принтер 3D FASTBUILD необходимо выдвигать на рынок в трех-четырех модификациях с разными печатающими головками, в зависимости от назначения. Например, для выращивания малых архитектурных форм в виде тех же фасадных панелей достаточно статичного миниатюрного оборудования. Принтеры с камерой построения 10х10х9 и 15х15х12 предназначены для глобальных объектов, портальный кран позволит такой машине стать мобильнее. Однако гораздо большей мобильностью будет обладать модель принтера 3D FASTBUILD, интегрированная с роботом-манипулятором и гусеничной или колесной платформой.

– Можете назвать примерную стоимость принтера 3D FASTBUILD?

Стоимость опытного образца составит примерно полмиллиона долларов. Анализ цен на рынке показал, что оптимальная стоимость серийного продукта в зависимости от модификации должна варьироваться от 250 до 350 тысяч долларов. Вместе с коллегами из «Солвера» мы рассчитываем начать серийную продажу с 2022 года во всём мире. Что касается России, то здесь мы, возможно, запустим небольшой девелоперский проект, чтобы все смогли увидеть, как работает новое технологическое чудо света.

– Поделитесь вашими впечатлениями от международной строительной выставки UKCW, где AOCG была единственным представителем от России.

UK Construction Week – форум строительных технологий, который посещают не только представители США и Великобритании, но и всех стран. Собственно, для нас это одно из ключевых мероприятий, где мы хотели рассказать о нашем прототипе и получить какието отзывы, предложения и замечания. Российский рынок пока не готов принять принтер 3D FASTBUILD, мы хотели узнать, что нам скажет мир. Удивительно, что коммерческий интерес к проекту превысил наши ожидания, никого уже не удивляла сама технология построения, бизнесмены, архитекторы, студенты так или иначе осведомлены об АТ в строительстве. По меньшей мере 52 компании готовы приехать на тестовые испытания машины и впоследствии купить принтер. Действительно, мы были единственными представителями от России на UKCW, да еще и с 3Dпринтером. Никого не смущала российская родословная данного проекта, все заинтересованные лица акцентировали внимание на экономической и технической стороне, а также на вопросах сертификации этой технологии, вопросах жизненного цикла и дальнейшей утилизации зданий, построенных с помощью АТ. AOCG также удалось наладить контакт с Digital innovation construct, правительственным фондом Великобритании, объединяющим инновационные технологии в строительстве. Мы надеемся, что в 2020 году мы сможем презентовать свой проект в Великобритании при поддержке этого фонда.

AOCG продвигает новый принтер и на российских форумах. Недавно мы участвовали в конференции Autodesk University Russia, посвященной цифровым технологиям в производстве и строительстве. 100+ Forum Russia, проходивший в конце октября в Екатеринбурге, был посвящен обсуждению вопросов высотного строительства, возведения умных домов, создания цифровых двойников целых городов.

– Анис, когда, на ваш взгляд, начнется глобальная реализация концепции умных городов?

Думаю, что в период с 2025 по 2030 годы. Технологии очень быстро развиваются, и я полагаю, что тот же Екатеринбург станет одним первых умных городов-миллионников, прежде всего благодаря своей компактности.

3D-принтер напечатает многоэтажный дом

Стартап «Технология вертикальной печати» придумал одноименный способ строительства при помощи 3D‑принтера. В отличие от существующих, такой принтер сможет печатать не только 2‑3‑этажные дома, но и небоскребы. Печать самой дорогостоящей и трудоемкой части — каркаса здания — обеспечит сокращение сроков и стоимости сооружения в 2 раза в сравнении с традиционным монолитным строительством. Об этом «Инвест-Форсайт» узнал от сооснователя компании Александра Титова на Digital Construction Forum.

Как сделать строительство дешевле

Александр Титов работал на строительстве Нововоронежской атомной станции в компании «Атомэнергопроект», которая была генподрядчиком стройки. У компании постоянно срывались сроки, субподрядчики говорили: «У нас не хватает людей, у нас — низкие расценки». Когда хватало людей, нередок был брак. Такое часто бывает на любой стройке, основная проблема — срыв сроков и постоянное повышение стоимости строительства. Поэтому у Титова и его коллег возникла идея, что надо все это как-то автоматизировать. Появилась идея часть работ делать на 3D‑принтере.

«Существующие на рынке строительные 3D‑принтеры могут производить стены, но не могут производить перекрытия. Кроме того, они не могут делать армирование или устанавливать арматуру, что не позволяет возводить высотные здания. То, что есть сейчас, массовым не станет. То, что нужно городам, это многоэтажное строительство», — говорит Александр Титов.

«Технология вертикальной печати» (ТВП) предлагает решить эту проблему и напечатать каркас здания (т.е. колонны и плиты перекрытия). Все остальное — стены и, в особенности, крышу можно производить традиционным способом или напечатать стены при помощи имеющихся на рынке 3D‑принтеров, например ярославской компании «Спецавиа». Крышу ТВП может напечатать, если она плоская. Плиты перекрытия пока не научились печатать вместе со стенами, потому что существующие 3D‑принтеры делают послойную печать и не могут работать в воздухе, над пустотой: слоям нужна опора.

Новый поворот в истории строительства

Что такое технология вертикальной 3D‑печати? Строительный 3D‑принтер — это опалубка, которая непрерывно поднимается («скользящая опалубка»), плюс специальная перевозящая бетон дозирующая тележка, которая перемещается по опалубке над предыдущим слоем бетона и послойно укладывает бетон и арматурный канат.

ТВП использует технологию преднапряженного бетона — когда арматурные канаты вставляются в залитый бетон, после чего натягиваются, в результате создается сжимающее бетон напряжение, которое удерживает конструкцию плиты, причем конструкция получается более прочной, чем в сравнении с традиционной арматурой, и экономится как бетон, так и арматура. Такой бетон используется в атомном строительстве и мостостроении.

Стартаперы взяли существующую технологию преднапряженного бетона и технологию скользящей опалубки и скрестили их, автоматизировав и роботизировав процессы. В итоге появился гибрид, который позволяет «печатать» перекрытия зданий, несущие колонны и автоматически в процессе печати устанавливать в них арматуру. Принтер слоями формирует колонны и плиты перекрытий в едином объёме, отделяет их друг от друга специальными разделителями и укладывает при помощи захватов арматуру. Плиты изготавливаются в вертикальном положении, а после затвердевания бетона поворачиваются горизонтально: таким образом формируется каркас здания. Технология позволяет организовать строительный конвейер на стройплощадке. В итоге вдвое, как утверждает Титов, сокращаются время и стоимость возведение каркаса здания, а количество нанятого персонала можно снизить даже в четыре раза.

Благодаря предлагаемому решению можно строить высотные здания, а не только одноэтажные дома. Внедрение технологии вертикальной 3D‑печати приведёт к радикальным переменам в мировой строительной отрасли, уверен предприниматель. Главный инженер компании G&E Engineering Тимур Ежов считает:

«Технология во многом похожа на классическую технологию бетонирования в скользящей опалубке, но с автоматизацией процесса бетонирования/армирования. Главное ноу‑хау заключается в повороте плит перекрытия после завершения процесса печати и набора бетоном прочности. Сложно сказать без расчета, но на первый взгляд конструкция каркаса здания при повороте верхних плит перекрытия кажется неустойчивой, что может привести к тому, что проектировщику придется закладывать колонны большого сечения, а это перерасход материала. Кроме того, технология не позволяет создавать здания, сложные в плане, а ведь трудоемкость выполнения сложных архитектурных форм по классической технологии во многом и является стимулом развития строительной печати».

В поисках инвестиций

Сейчас компания «Технология вертикальной печати» ищет инвестиции в размере $900 тыс. на строительство прототипа принтера, готового к печати первого дома, и промышленного партнера, которому нужен этот принтер. Скорее всего, инвесторами и партнерами станут строительные компании, заинтересованные в экономии своих затрат, либо производители оборудования.

ТВП не планирует строить завод по производству строительных 3D‑принтеров, а намерена продавать лицензии на использование своей технологии. Уже сейчас у стартапа имеется патент на технологию поворота плит, а в процессе разработки могут появиться новые. Эту лицензию, возможно, будут покупать производители строительной техники (например, Komatsu, Mitsubishi) или строительные компании (например, Strabag и др. )

Технологии 3D‑печати постепенно завоевывают в России популярность — известно о создании в Москве фабрики по печати автодеталей, о строительных принтерах компании «Бетонатор», о многочисленных стартапах, использующих данную технологию.

Автор: Наталья Кузнецова

Подписывайтесь на канал «Инвест-Форсайта» в «Яндекс.Дзене»

Саудовская Аравия купила самый большой в мире 3D-принтер для строительства

  • Автор: Елена
  • 18.03.2019, 20:27

Строительная компания Саудовской Аравии Elite for Construction & Development, Co. недавно приобрела крупнейший в мире строительный 3D-принтер BOD2, разработанный копенгагенской фирмой COBOD. В течение следующих 10 лет в Саудовской Аравии планируется построить 1,5 миллиона домов.

3D-принтер BOD2 может похвастаться внушительными размерами – 12 метров в ширину, 27 метров в длину и 9 метров в высоту. Он имеет модульную конструкцию и может строить трехэтажные здания, возводя 3-метровые стены одного этажа за один раз, и застройщик Elite for Construction & Development собирается использовать эту возможность.

Печатающее устройство построено на основе портального крана с теоретической грузоподъемностью 400 кг. Благодаря тому, что печатающая головка перемещается сразу по трем осям X, Y и Z, оператор может начинать печатать с любого места области печати, а также использовать принтер для маркировки, например, мест, где должны располагаться коммуникации дома.

Сама печатающая головка расположена под углом к поверхности печати и при работе вращается под определенным углом, что позволяет делать более ровные и толстые слои бетона. Как сообщает производитель 3D-принтера, максимальная скорость перемещения головки составляет 1 метр в секунду. В комплектации к устройству поставляются 5 сменных пластиковых сопел различной высоты и ширины, которые привинчиваются к печатающей головке. Использование разных сопел позволяет возводить стены дома различной конфигурации и толщины.

Предполагается, что саудовский застройщик будет использовать для строительства домов бетонную смесь, изготовленную на месте. Для изготовления и подачи бетонной смеси в 3D-принтере BOD2 предусмотрены бункер объемом 4 кубометра, смеситель с насосом и 20-метровые шланги, которые производятся немецкой компанией-партнером M-TEC.

3D-принтер BOD2 имеет встроенное ПО, которое распознает файлы .stl, созданные в обычных программах 3D-моделирования.

Осталось добавить, что строительный 3D-принтер будет поставлен в Саудовскую Аравию в конце мая.

фотоматериал bdcnetwork.com

Подписывайтесь на канал «Взавтра.Net» в Яндекс Дзен,
чтобы узнавать о новостях первыми.

Понравилась новость, поделись ей с друзьями:

Как сборные конструкции и 3D-печать будущее Shape Construction


Взгляд изнутри на сборные конструкции

Чтобы изнутри взглянуть на то, как сборные конструкции и 3D-печать влияют на строительную отрасль, мы дали интервью Сэнди Анурасу, вице-президенту Технологии на блокабле.

Blokable работает над расширением доступа к качественному жилью за счет сборных конструкций. Компания производит блоки, которые могут быть сконфигурированы в различные конструкции в любом масштабе.

Для тех, кто плохо знаком с этой концепцией, как вы определяете сборное строительство?

Сборные конструкции относятся к различным типам конструкций, которые в основном возводятся за пределами строительной площадки и собираются на месте. Это относится ко всему, что не строится на палочках, на месте строительства, включая модульные дома, промышленные дома или передвижные дома. В Blokable мы предлагаем модульные здания со стальным каркасом, построенные на нашем заводе в Ванкувере, штат Вашингтон.

В чем вы видите преимущества сборного строительства по сравнению с традиционными методами?

Самым большим преимуществом внеплощадочного строительства на заводе является то, что вы можете распараллелить проект.Вместо того, чтобы ждать завершения фундамента, чтобы начать строительство каркаса, вы можете строить конструкцию по мере подготовки площадки. Затем, если все пойдет хорошо, как только подготовка площадки будет завершена, вы можете просто подкрутить почти готовую конструкцию. Сокращение времени на строительство снижает риски и стоимость строительных проектов.

Кроме того, внутренние конструкции защищают рабочих и материалы от неблагоприятных погодных условий, поэтому вы также снижаете риски для своего проекта.

Наконец, в Blokable мы собрали команду экспертов по строительству, производству и дизайну. , и технологии для создания высококачественного и инновационного жилищного продукта.Уникальность нашего продукта заключается в том, что мы можем встроить в него некоторые интересные технические компоненты, такие как датчики и экраны, которые вы не смогли бы использовать ни в одном другом процессе.

Бывают ли ситуации, когда традиционное строительство оказывается лучшим вариантом, чем сборное?

Определенно есть случаи, когда конструкция из стержней является правильным выбором по сравнению с сборным решением. Например, если транспортные расходы перевешивают экономию или если на вашем объекте не может быть установлен кран / полугрузовик для доставки, вам может быть лучше выбрать традиционный подход.

В чем вы видите нишу Blokable в секторе сборного строительства?

Blokable стремится сделать качественное жилье доступным для всех. Мы хотим добиться этого, привнеся современные материалы и автоматизацию технологий в отрасль модульного строительства, чтобы мы могли снизить стоимость строительства для застройщиков. Видение нашей системы Blokable состоит в том, чтобы иметь гибкую, высококачественную строительную систему, которую разработчики и архитекторы могут использовать для достижения различных типологий строительства.

Какие строительные технологии / программное обеспечение вы все используете в Blokable?

Наши дизайнеры-архитекторы используют Autodesk Revit и AutoCAD. Наши инженеры используют Solidworks. Наша технологическая группа разрабатывает проприетарное программное обеспечение под названием BlokSense, которое будет действовать как наша «операционная система» и упростит процесс заказа, производства и поддержки наших домов.

Каким вы видите будущее сборное строительство? Как вы думаете, как Blokable поможет сформировать это будущее?

Производительность строительной отрасли значительно отстала от экономики в целом, что привело к 1 доллару США.67T разрыв в производительности согласно этому отчету McKinsey. Последствия этого разрыва очевидны с учетом жилищного кризиса и роста бездомности в США.

Есть много изменений, которые необходимо внести, и один из способов изменить этот разрыв в производительности — внедрить автоматизацию и современные материалы в процесс жилищного строительства. Я считаю, что технология, которую Blokable внедряет в процесс строительства, предоставит разработчикам недвижимости новый набор инструментов, чтобы они могли строить качественные проекты быстрее и с меньшим риском.

Считаете ли вы, что сборные конструкции со временем узурпируют традиционные методы? Если да, как вы думаете, сколько времени это займет?

Я верю, что в отрасли эти две методологии будут объединены, взяв лучшее из каждой, где это необходимо. Но я думаю, что мы еще не достигли критической точки, когда модульные / сборные дома стали стандартом де-факто для жилого проекта. Для того, чтобы наша отрасль достигла этого переломного момента, нам необходимо выполнять гораздо больше проектов вовремя, в рамках бюджета и с высоким качеством по всем направлениям.Прямо сейчас девелоперы ждут, когда модульный мир созреет и обеспечит стабильные результаты, прежде чем сделать рывок. Это отрасль, не склонная к риску, и изменения сопряжены с риском. Нам нужно изменить историю, поставив на землю больше высококачественных единиц, чтобы «модульность = всегда меньше риска».

Что вы думаете о 3D-печати для строительства? Как вы думаете, он улучшит сборные дома или будет конкурировать с ними?

3D-печать и сборное строительство определенно могут идти рука об руку.В Blokable мы используем 3D-принтеры, чтобы упростить цепочку поставок, сократить отходы и обеспечить гибкость в наших проектах. По мере того, как 3D-печать становится дешевле и распространяется на все разнообразие материалов, мы будем видеть намного больше компонентов, напечатанных на 3D-принтере, в жилищном строительстве, независимо от того, находится ли сам принтер на месте или на заводе. Apis Cor недавно напечатала на 3D-принтере все стены проекта из бетона за один день в России.

Какие еще лидеры отрасли, на которых вы положили глаз / думаете, делают крутые вещи?

Я ищу вдохновения за пределами строительной отрасли.Я ищу компании, которые изменили свои отрасли, перевернув ожидания с ног на голову, а также лидеров отрасли в производстве. Самыми простыми параллелями являются Tesla в отношении инновационных продуктов и Boeing в отношении эффективности производства.

Какие технологии, помимо сборных, по вашему мнению, будут определять строительную отрасль в будущем?

Я думаю, что для преодоления разрыва в производительности при строительстве потребуется упрощение инструментов коммуникационных технологий.Если бы мы могли упростить и даже автоматизировать процесс получения разрешений, прохождения проверок и общения в рамках различных дисциплин субподрядчиков, мы могли бы добиться многих успехов в отрасли.


В течение следующих нескольких недель в блоге Unearth будет продолжено исследование технологий строительства зданий в 2018 году и далее. Обязательно подпишитесь, чтобы быть в курсе последних статей, и дайте нам знать, что вы думаете, в комментариях!

Сравнительное исследование стоимости материалов в Иордании

Трехмерная (3D) печать — это процедура, используемая для создания трехмерных объектов, в которых последовательные слои материала производятся с компьютерным управлением.Такие объекты могут быть построены любой формы с использованием данных цифровой модели. Во-первых, в этой статье представлен современный обзор достижений в области 3D-печати в процессах строительства. Затем представлены архитектурные, экономические, экологические и структурные особенности 3D-печати. Приведены примеры 3D-печатных конструкций и указаны проблемы строительства, с которыми сталкивается Иордания, которые способствовали проведению этого исследования. Наконец, точное описание воздействия 3D-печати дается путем сравнения традиционных данных о строительстве многофункционального зала Рас-Ален в Иордании и ожидаемых данных, если то же здание было построено с использованием 3D-печати. Предлагаемая модель создана с помощью программного обеспечения Revit. В результате этого исследования было достигнуто понимание процедуры 3D-печати, механизма действия и ее влияния на будущее строительства и архитектуры через экономические, структурные и экологические параметры. Это побуждает инженеров и подрядчиков учитывать этот вопрос при строительстве в Иордании.

1. Введение

Трехмерная (3D) печать — это инновационная технология создания объектов с использованием 3D-принтера, загружаемого из цифрового файла, который описывает детали этого объекта.Он также известен как аддитивное производство (AM), аддитивное производство, аддитивные процессы, прямое цифровое производство, быстрое прототипирование (RP), быстрое производство, изготовление слоев и изготовление твердых тел произвольной формы [1]. В таком принтере используются такие материалы, как пластик, бетон, песок, смолы или металлы [2].

Исследователи изучили различные типы 3D-принтеров, материалы и процедуры строительства, чтобы использовать эту технику для создания структурных компонентов и / или всей конструкции [3]. Tay et al. [4] представили предыдущие исследования, проведенные в области 3D-печати. Были рассмотрены восемь категорий исследовательских тем, а именно: анализ методов печати, анализ материалов, система управления, анализ данных, архитектурный дизайн, обзор литературы, анализ концепций и анализ рентабельности. Bos et al. [5] представили разработку аддитивного производства бетона и подробно описали оборудование для 3D-печати бетона Технологического университета Эйндховена. Кроме того, 3D-печать из бетона была описана с точки зрения геометрии, проведены экспериментальные исследования и сложности строительства.

В этом документе представлен современный обзор достижений в процедурах 3D-печати. Исследование влияния 3D-печати проводится путем сравнения конкретной стоимости построенного традиционным способом Многоцелевого зала Рас-Ален в Иордании со стоимостью, если бы он был построен с использованием 3D-печати. Предлагаемая модель создана с помощью программного обеспечения Revit.

2.
Современное состояние технологии 3D-печати бетона

Первую попытку использовать материалы на основе цемента с помощью процедуры 3D-печати предложил Джозеф Пенья [6].В настоящее время три процесса 3D-печати, ориентированные на строительство для общественного пользования, а именно контурная обработка (CC), D-образная форма и бетонная печать. Эти три процесса позволяют производить компоненты большого размера и подходят для применения в строительстве.

Эти три процесса идентичны с точки зрения многоуровневой процедуры. Напротив, каждая из этих процедур была разработана для разных приложений и материалов (рис. 1) [7].


2.1. Contour Crafting (CC)

Процесс построения Contour Crafting (CC) был разработан, чтобы изменить построение с традиционного метода на послойный метод (Рисунок 2) [9].CC — это технология многоуровневого строительства, разработанная доктором Бехрохом Хошневисом для автоматизации строительства целых конструкций дома, включая электрические, водопроводные, гипсокартонные и изоляционные [10]. CC снижает стоимость строительства, увеличивает скорость строительства, дает больше гибкости для архитектурного проектирования и обеспечивает безопасную и дружелюбную среду.


Стоимость строительства может быть оценена на основе времени и энергии, затрачиваемых прибором, и количества материалов, использованных для строительства конструкции.Общее время строительства можно оценить после преобразования модели конструкции в файл стереолитографии (STL) и определения пути инструмента [8].

Траектория инструмента CC для любой конкретной конструкции должна выражать положение, направление, скорость и скорость подачи сопла за весь период строительства (Рисунок 3) [11]. Эти данные преобразуются в серию машинных задач, которые передаются на машину CC. Затем определяется путь с наименьшей стоимостью, связанный с каждой машинной задачей [11].


2.2. D-образная форма

Процесс D-образной формы основан на процедуре распыления связующего, которая представляет собой осаждение порошка, отверждаемого с помощью связующего. Каждый слой материала укладывается на необходимую толщину и уплотняется, а затем сопла, прикрепленные к раме, наносят связующее там, где деталь должна быть твердой. После завершения детали ее очищают от рыхлой порошковой подушки [12].

2.3. Бетонная печать

Бетонная печать — это экструзия цементного раствора.Этот процесс был разработан для сохранения трехмерной свободы с меньшим разрешением по сравнению с осаждением, что позволяет лучше контролировать внутреннюю и внешнюю геометрию.

3. Функции автоматической 3D-печати
3.1. Особенности конструкции

Строительная отрасль может столкнуться с одной или несколькими из следующих проблем, а именно низкой производительностью, низким качеством, низкой безопасностью и недостаточной квалификацией рабочей силы. Некоторые японские строительные компании стремятся преодолеть нехватку квалифицированной рабочей силы за счет автоматизации.Соответственно, они производили либо однозадачных роботов для замены простой трудовой деятельности, либо полностью автоматизированные системы, которые могут строить высотные стальные здания или железобетонные здания с использованием сборных компонентов [13]. В результате было произведено более 89 однозадачных строительных роботов и 11 полностью автоматизированных строительных систем [14].

Несмотря на то, что робототехника повысила производительность, безопасность и качество, конструкция по-прежнему соответствует традиционным процессам.Автоматизированное традиционное строительство, такое как использование робота для укладки кирпичей, стоит дорого [13]. Таким образом, многоуровневое строительство стало новой альтернативой в строительной отрасли.

Например, установка арматуры и сборка стяжек и шпилек — трудоемкая работа. Используя процедуру CC, установка стальной арматуры в каждый слой спроектирована, как показано на Рисунке 4 (а) [14]. Автоматическая система подачи размещает три модульных компонента и собирает их между двумя краями каждого слоя.Затем можно наносить бетон [14]. Сопло, устройство подачи стальной арматуры и устройство подачи бетона могут быть прикреплены к одной конструкции.

Автоматическая облицовка полов и стен может быть интегрирована путем роботизированной доставки и распределения связующего материала по полу или стенам, как показано на Рисунке 4 (b). Затем другая роботизированная рука берет плитки из пачки и помещает их на место, где размещается связующий материал. Эти роботизированные манипуляторы могут быть размещены на той же конструкции, которая перемещает сопло CC [14].

Метод CC основан на многоуровневой конструкции, и, соответственно, можно прокладывать инженерные коммуникации внутри стен. Это увеличивает возможности автоматизации строительства водопроводных и электрических сетей. Для водопровода сегмент трубы может быть размещен и прикреплен через построенный трубопровод (после нанесения нескольких слоев стены) на нижний сегмент, который уже установлен (Рисунок 4 (c)). Соединение между двумя сегментами трубы может быть достигнуто с помощью нагревательных элементов (показаны красным), которые расплавляют припой [14].

Для автоматизации электромонтажа и проводки линий связи в модулях есть токопроводящие части для линий питания и связи, вставленные в непроводящие материалы. Простая роботизированная рука может захватить эти части и подсоединить их к уже установленному компоненту во время печати стены (так же, как и при установке сантехники) (рис. 4 (d)). Светильники вставляются в проемы в стене вручную [14]. Во время или после укладки каждого слоя стен машина для окраски распылением, прикрепленная к основной конструкции CC, наносит краску в соответствии с желаемыми спецификациями (рис. 4 (e)) [14].

3.2. Архитектурная гибкость

Трехмерная печать позволяет архитекторам проектировать конструкции с различными функциональными и причудливыми геометрическими формами, которые сложно построить при обычном строительстве. Схематическая диаграмма относительно гибкости архитектуры относительно стоимости и скорости строительства показана на рисунке 5.


3.3. Экологические характеристики

Согласно [16], строительная промышленность использует более 40% сырья в мире.Например, метод CC может снизить количество отходов материала с семи тонн до почти полного отсутствия для дома на одну семью [16]. Объекты CC используют материал только по мере необходимости. Кроме того, выбросы CO 2 от процесса CC составляют небольшую долю по сравнению с текущими выбросами при обычном процессе производства бетона (CCP) бетонной кладки (Рисунок 6).

3.4. Конструктивные особенности

Конструктивное проектирование развивается в строительной отрасли в ответ на развитие 3D-печати с точки зрения материалов и структурных систем, как показано ниже.

3.4.1. Достижения в материалах

Традиционные типы бетона — не самый удобный материал для 3D-печати из-за предсказуемых проблем, связанных с заклиниванием заполнителя в сопле, уплотнением препятствий и ограничениями расстояния из-за установки арматуры и опалубки. В настоящее время все больше исследований ориентировано на открытие нового бетонного материала или определение доступного бетонного материала, который будет использоваться в 3D-печати и иметь соответствующие механические свойства и возможности для непрерывного экструзии и наложения друг на друга.

Многие исследователи печатали бетонные конструкции, используя несколько смесей, состоящих из цемента, песка, летучей золы, микрокремнезема и волокон [7, 17–19]. В процессе исследований SC3DP исследует новые пригодные для печати растворы, такие как геополимерный строительный раствор, легкий строительный раствор и армированный волокном строительный раствор для применения в печати. Кроме того, переработанные стеклянные заполнители и базальт были испытаны для улучшения конструкции устойчивых конструкций [4].

Тинг и др. [20] изучали использование переработанного стекла в качестве мелких заполнителей для 3D-печати на бетоне.Механическая прочность бетона с песчаными заполнителями была лучше, чем у бетона с переработанным стеклом. Напротив, бетон с переработанным стеклом был более текучим, чем бетон с песчаными заполнителями. Было предложено продолжить изучение использования бетона с песком и переработанного стекла для обеспечения оптимальных механических свойств и текучести.

Хамбах и Фолькмер [21] исследовали прочность на изгиб и сжатие армированного волокном раствора, напечатанного на 3D-принтере. Были изучены углеродные, стеклянные и базальтовые волокна, и сообщалось об улучшении прочности на изгиб и сжатие.Было представлено выравнивание волокон по траектории печати для повышения эффективности использования материала. Это достигается во время экструзии, поскольку сопло позволяет переориентировать волокно и следовать по пути печати.

3.4.2. Структурная целостность

При многослойной 3D-печати слои должны быть соединены вместе, создавая однородную структуру [22]. Что касается стен, напечатанных на 3D-принтере, экструдируемый бетон должен поддерживать стабильность и структурную целостность, поскольку для того, чтобы выдержать свежий бетон, не используются никакие опалубочные работы.Tay et al. [23] определили оседание и оседание печатного раствора. Способность перекачиваться и наращиваться оценивалась на основе индекса прокачиваемости и максимальной высоты, которую можно напечатать до того, как произойдет обрушение.

Кроме того, время между размещением слоев должно быть спланировано, так как оно связано с прочностью нижележащего слоя и способностью слоев сцепляться друг с другом [22]. Прочность связи между слоями определяет структурные характеристики конструкции.Соответственно, Зарейян и Хошневис [22] выполнили экспериментальную работу по исследованию структурной целостности печатных стен. Чтобы достичь этого, было экспериментально изучено влияние размера заполнителей и отношения заполнителя к цементу на механические свойства бетона. Было разработано четыре разных микса.

Был сделан вывод, что смеси с меньшим максимальным размером заполнителя (отношение заполнителя к цементу составляет 1,15) приводили к более высокой прочности на сжатие. Более короткое время схватывания приводит к образованию холодных стыков на границе раздела слоев, что приводит к менее однородным структурам.Прочность на сжатие была выше, когда высота слоев была меньше, а временной интервал между укладкой слоев был короче.

Bos et al. [24] представили кабели как арматуру для бетона, напечатанного на 3D-принтере. Испытание на вытягивание проводилось на печатном бетоне с различной длиной заделки и различными типами кабелей. Кроме того, испытание на четырехточечный изгиб проводилось на балках с тросами.

Прочность сцепления в печатном бетоне была очень низкой по сравнению с литым бетоном.Бетонная матрица показала дефекты под арматурными кабелями.

Испытания на четырехточечный изгиб показали значительную прочность, достигнутую при армировании кабелями B и C. Характер разрушения контролировался скольжением кабеля. Это привело к отказу ниже, чем определено аналитически. В балках с А-образным кабелем не произошло проскальзывания кабеля и произошел отказ, близкий к аналитически определенным величинам.

Был сделан вывод, что концепция вставки кабелей в качестве арматуры оказалась возможной и может достичь поведения, аналогичного обычному железобетону.Однако необходимы дополнительные исследования для улучшения прочности сцепления при армировании кабелями B и C. Кабель типа А работает хорошо, но не показывает достаточной прочности для практического применения [24].

Tay et al. [25] изучали требования к опалубке для поддержки любого свисающего свежего бетона. Был сделан вывод, что скорость сопла и скорость потока материала заметно влияют на коэффициент твердости нити. Кроме того, было исследовано наибольшее расстояние, на которое нить накала может выступать, исключая заметную просадку.Для подтверждения этих выводов была напечатана конструкция свеса.

3.4.3. Конструктивное проектирование горизонтальных полов

Строительство горизонтальных полов является сложной задачей для 3D-печати. Например, тонкие стальные листы можно прикрепить к уже напечатанным балкам [14]. Затем эти балки (с прикрепленными листами) могут быть захвачены и размещены на конструкции с помощью манипуляторов (рис. 7). Наконец, 3D-принтер может нанести бетон на верхнюю часть уложенных балок.


Департамент архитектуры Цюриха ETH разработал бетонную плиту перекрытия толщиной 2 см [26].Эта новая система полов заменяет арматуру на тонкие вертикальные ребра, что приводит к значительному снижению веса системы (рис. 8). По сравнению с традиционными плитами эти полы спроектированы таким образом, чтобы выдерживать нагрузки. Эта система была вдохновлена ​​сводчатыми потолками готических соборов. В этом случае стальная арматура больше не требуется, что позволяет сэкономить на стоимости этой арматуры и времени на ее установку. Кроме того, это приводит к использованию меньшего количества бетона, в результате чего полы легче на 70% по сравнению с обычными бетонными полами [13].Двухэтажный гостевой пентхаус, использующий эту систему, будет протестирован в исследовательском здании NEST в Дюбендорфе.


3.4.4. Структурное поведение

Многие структурные системы, построенные с использованием процедуры 3D-печати, были протестированы, чтобы лучше понять их поведение, чтобы судить об их применимости для принятия в качестве структурной системы. Здесь представлены две системы; непрерывная печать стен и ручная сборка печатных сегментов. В промышленности доступно больше систем, но их детали запатентованы.

Хван [27] испытал три образца бетонных опалубок, заполненных бетоном, и одну опалубку для голых стен (рис. 9). Стены формы были напечатаны и полимеризованы в течение 28 дней. Между слоями вручную укладывались стяжки, пока машина накладывала форму бетонной стены. Стяжка вставляется через каждые 25,4 мм по горизонтали и 50,8 мм по вертикали.


Испытания проводились с использованием универсальной испытательной машины в Университете Южной Калифорнии. Все образцы подвергались осевым сжимающим нагрузкам до разрушения.Образцы не подвергались стандартным методам перекрытия, что привело к противоречивым результатам прочности на сжатие этих стен. Бетонная стена, изготовленная методом CC, была прочной и способна удерживать свежий бетон.

Сотрудничество между WASP, Неаполитанским университетом Федерико II, Stress Consortium и Университетом Павии привело к созданию двух усиленных балок: одной прямой балки и одной изогнутой балки, как показано на рисунке 10 [28].


Основная идея состоит в том, чтобы напечатать структурный сегмент отдельно, а затем собрать эти сегменты для создания окончательных трехмерных форм.Стальная арматура устанавливается снаружи после завершения сборки путем закрепления стержней через отверстия, созданные при печати сегментов. Арматура предназначена для соединения сегментов и создания единого монолитного элемента. Соответственно, для обеспечения надлежащего крепления может применяться строительный раствор [28].

Испытание на трехточечный изгиб проводилось на прямой 3D-печатной железобетонной балке из ж / б. На основе измеренной кривой нагрузки-прогиба были определены две ключевые стадии: линейно-упругая стадия, на которой балка не растрескивалась и не отсоединялась, и нелинейная стадия, на которой возникли трещины или произошло разрушение границы раздела.Нелинейная стадия также была разделена на стадию начала растрескивания и прогрессию стадии растрескивания до разрушения, когда произошла полная потеря несущей способности балки [28].

4. Примеры 3D-печатных конструкций
4.1. Китайские дома, напечатанные на 3D-принтере

В 2014 году китайская компания WinSun Decoration Design Engineering напечатала десять домов, каждый площадью примерно 100 м 2 всего за 24 часа. WinSun начал процесс с чертежа САПР, импортированного в 3D-принтер, который использовался для построения структуры по частям [29].Эти дома построены из отходов, сделанных из переработанного щебня, стекловолокна, стали, цемента, бетона и связующего. В 2015 году WinSun напечатал шестиэтажный жилой дом (1100 м 2 ) [30].

4.2. 3D-печать офиса в Дубае

3D-печать офиса будущего здания была построена в Дубае в 2016 году. В здании использовалась технология WinSun, где стены и плиты были напечатаны слой за слоем на их стороне, а затем наклонены по вертикали [31]. Одноэтажное здание площадью 250 м 2 было спроектировано Генслером для Национального комитета Объединенных Арабских Эмиратов в качестве штаб-квартиры Фонда будущего Дубая (DFF).Процесс строительства занял 17 дней и обошелся в 140 000 долларов. Специальная смесь цемента была использована после испытаний на надежность в Китае и Великобритании. Форма дуги была реализована, чтобы гарантировать устойчивость офиса.

4.3. Проект будущего Саудовской Аравии

В 2017 году компания WinSun подписала соглашение с находящейся в Эр-Рияде Al-Mobty Contracting Company на сумму 1,5 миллиарда долларов. По условиям соглашения WinSun сдаст в аренду 100 3D-принтеров компании Al-Mobty для создания 1.5 миллионов доступных домов, что равняется 30 миллионам квадратных метров строительной площади, напечатанной на 3D-принтере [32].

Саудовская Аравия переживает серьезный жилищный кризис, и трехмерная печать — это предлагаемое решение. Эта технология, по сравнению с традиционными методами строительства, намного более рентабельна, использует меньше материалов, требует меньше труда и работает быстрее.

4.4. Пешеходный бетонный мост, напечатанный на 3D-принтере

Первый пешеходный бетонный мост, напечатанный на 3D-принтере, был изготовлен в городе Алькобендас в Испании.Длина пролета моста составляет 12 метров, а ширина — 1,75 метра. Он состоит из 8 отдельных сегментов, которые подходят друг к другу [33].

В этом проекте были отмечены преимущества 3D-печатного бетона, включая отсутствие необходимости в формовании, гибкость и приспособляемость к любой форме, а также невероятно прочный архитектурный дизайн [33].

5. Применение 3D-печати и проблемы в Иордании

В Иордании очень важно предоставить убежище более чем одному миллиону беженцев с учетом сохранения архитектурного наследия в Иордании.Кроме того, проект New Amman City требует, чтобы такая процедура была задействована на этапе городского планирования. Соответственно, этот документ призывает правительство и подрядчиков использовать 3D-печать для строительства. Стоимость оборудования зависит от размера принтера для всего проекта (не только этого здания). BetAbram работает над двумя принтерами; 2 × 12 × 6 м, которые будут продаваться по цене около 27000 долларов, и 2 × 16 × 9 м, которые будут продаваться по цене около 44000 долларов. Поскольку предполагается, что у подрядчика будет такой принтер, который будет использоваться для печати многих структур, стоимость оборудования считается разумной.Кроме того, эта стоимость считается разумной по сравнению с экономией за счет использования меньшего количества материалов и опалубки, сокращения времени строительства и меньшего количества трудозатрат. Лучшее качество строительства было подтверждено предыдущими исследованиями, как упоминалось ранее в этой статье.

Все строительные работы, разнообразие материалов, рекомендации по проектированию конструкций и процессы архитектурного моделирования требуют дальнейших исследований для использования в ближайшем будущем в качестве эффективного решения жилищного кризиса в лагерях беженцев и для строительства нового города на основе высоких стандартов с низкой стоимостью, поскольку Иордания — одна из развивающихся стран, страдающих от экономических трудностей.

6. Местное исследование и процесс моделирования

В этом разделе обобщаются методы и материалы строительства зданий в Иордании, а также анализируется выбранный пример многоцелевого зала Рас Ален в отношении бетонных работ и их стоимости. Механизм действия 3D-печати проиллюстрирован на примере ее применения в многофункциональном зале Рас-Алена. Вначале предлагаемая модель многоцелевого холла Рас-Ален создается в программе Revit. Затем модель разрезается на слои путем преобразования ее в файл стереолитографии (STL) для создания предопределенного пути осаждения материала, который представляет путь сопла.

Кроме того, исследователи исследовали 3D-печать и создали точное изображение влияния 3D-печати, сравнив обычные строительные данные, касающиеся дизайна и стоимости бетона, относящиеся к многоцелевому залу Рас Ален, с ожидаемыми данными, если то же здание было построено с использованием 3D-печати .

Как правило, рентабельность 3D-печати количественно оценивается с точки зрения ее способности свести к минимуму время строительства, строительных отходов, энергии всего здания и традиционных требований, таких как обычные строительные инструменты и традиционные каркасы.В этой статье для сравнения рассматривается материальная стоимость бетона. Экономия времени строительства подтверждена примерами, представленными в разделе 4. Экономия достигается за счет непрерывной работы принтера в течение нескольких дней из расчета три минуты на квадратный метр [34]. В данном документе экономия времени на строительство не выражается количественно, так как в нем основное внимание уделяется изменению конструкции и экономии материальных затрат.

6.1. Избранный пример: многоцелевой зал Рас-Ален

В этом разделе проводится аналитическое исследование многоцелевого зала Рас-Ален с целью анализа традиционного строительства в Иордании.Кроме того, архитектурные и структурные чертежи собираются в муниципалитете Большого Аммана и анализируются, чтобы сравнить стоимость материалов со стоимостью, если то же здание построено с использованием 3D-печати.

Многоцелевой зал Рас-Ален, расположенный в Охуде на юго-востоке Аммана, представляет собой одноэтажное здание традиционной формы с каменной облицовкой и бетонной конструкцией (рис. 11). Кроме того, это общественное здание, принадлежащее правительству, которое является целевой группой для применения 3D-печати, чтобы можно было построить лучшие государственные проекты с меньшими затратами и в более короткие сроки.Это здание имеет общую площадь 350 квадратных метров ( 2 м), площадь внешних стен 477 м 2, площадь внешних стен 438 кубических метров ( 3 м) (Таблица 1). Кроме того, по данным муниципалитета Большого Аммана, это стоило 240 716 иорданских динаров (JD).


Бетонное строительство 904

Местоположение Охуд, Амман, Иордания

Площадь 350 м
Материал облицовки Камень
Площадь наружных стен 477 м 2
Общий объем бетона 438 м 3

Здание моделируется с помощью программного обеспечения Revit, и каждая зона представлена ​​как отдельная зона в соответствии со своей функцией, как показано на рисунке 12.Перспективный план и разрез представлены на рисунках 13 и 14 соответственно.




В этом разделе в первую очередь представлены строительные работы над уровнем земли внешних стен, внутренних стен и бетонные работы. Затем рассчитывается количество материалов и смета.

6.1.1. Бетонный завод

Для наружных стен за камнем используется бетон с прочностью на сжатие 20 МПа. Железобетон (ЖБИ) используется для изготовления лестниц и перекрытий на грунте с прочностью бетона на сжатие 25 МПа.Для железобетонных элементов колонн, перекрытий, балок и лестниц используется бетон с прочностью 30 МПа.

6.1.2. Наружные стены

Наружная стена многофункционального зала Рас-Ален представляет собой обычную стену, состоящую (изнутри наружу) из оштукатуренной стены из полых цементных блоков толщиной 3 см, теплоизоляции из экструдированного полистирола толщиной 3 см и каменной облицовки толщиной 5 см, прикрепленной к стене 17 см. бетонный слой, как показано на рисунке 15.


6.1.3. Внутренние стены

Внутренние стены многофункционального зала Рас-Ален изготовлены из пустотелого цементного блока толщиной 10 см и 20 см (рис. 16).


6.1.4. Проблемы строительства

При строительстве многофункционального зала Рас-Ален возникло несколько следующих проблем: (1) Несчастные случаи при падении из-за незащищенных стенок, плохой конструкции лесов и отсутствия переносных лестниц (2) Хотя общий объем бетона составляет 438 м 3 , подрядчик израсходовал 455 м 3 бетона, в результате чего 17 м 3 бетона было потрачено впустую (3) Способ обработки опалубки повлиял на качество отделки бетона (4) Завершение строительства было отложено на одну неделю, потому что медленного труда

6.1.5. Стоимость материала

В этой части рассчитывается стоимость каждой внешней стены, внутренней стены и бетонных элементов. Общая стоимость строительных работ над уровнем земли многофункционального зала Рас-Ален составляет 57 947 иорданских динаров. Подробности представлены в Таблице 2.

950
90 243

Описание работы Единица Количество Стоимость \ единица (JD) Общая стоимость (JD)
Камень, прикрепленный к бетону 20 МПа для внешних стен (высота камня = 50 см) м 2 32 80 2560
Камень, прикрепленный к бетону 20 МПа для внешних стен (высота камня = 25 см) м 2 430 65 27950
Экструдированный полистирол (толщина = 3 см) для внешних стен м 2 230
Пустотелый цементный блок (толщина = 10 см) для внешних и внутренних стен м 2 207 10 2070
Пустотелый цементный блок (толщина = 15 см) для внешних стен м 2 220 12 2640
Пустотелый цементный блок (толщина = 20 см) для внутренних стен м 2 17 15 255
RC 25 МПа для лестниц м 3 5 90 450
Толщина RC 25 МПа для 20 см плиты ) м 2 216 17 3672
RC 25 МПа для перекрытия на уклон (толщина = 12 см) м 2 225 12
RC 30 МПа для колонн м 3 25 100 2500
RC 30 МПа для перекрытий и балок м 3 117 100 11700
RC 30 МПа для лестниц м 3 3 100 300
Всего
6.2. Многоцелевой зал Ras Alain с помощью 3D-печати

В этом разделе реконструируется здание, чтобы адаптировать процесс 3D-печати. Объем строительных работ рассчитывается с помощью программы Revit. Затем расчетная стоимость сравнивается с расчетной стоимостью в предыдущем разделе для того же здания, когда оно было построено с использованием обычного строительства.

Процесс 3D-печати в основном основан на предварительно заданном пути осаждения материала, который определяет путь сопла принтера, где процесс строительства и время могут быть оценены после преобразования модели в файл STL и определения пути инструмента.

Модель здания сначала преобразуется в файл STL и разрезается на слои для отправки заказа на 3D-принтер. Компоновка одного слоя преобразуется в модель, состоящую из ребер и вершин. Края представляют стены, а вершины представляют собой пересечения, углы или конечные точки сегментов стены.

В случае многоцелевого зала Рас-Ален процесс 3D-печати резюмируется следующим образом: (1) 3D-модель многоцелевого зала Рас-Ален создается с использованием программного обеспечения Revit (2) установлен экспортер STL для Revit (3) В режиме видимости графики, любые дополнительные категории, которые не потребуются для печати, такие как окна и двери, отключены (рис. 17) (4) На вкладке надстроек в Revit выбирается экспортер STL для кнопки Revit (5) В меню «Экспорт» В диалоговом окне STL формат STL устанавливается как двоичный, а затем выбирается кнопка сохранения для наименования и экспорта файла STL (6). Таким образом, модель преобразуется в файл STL и разбивается на слои (рисунок 18) (7) Наконец, заказ печати должен быть отправлен на 3D-принтер, где слои должны быть напечатаны, соответственно, на месте, пока не будет напечатано все здание (Рисунок 19)




В результате ожидаемое строительство на месте сцены многоцелевого зала Рас-Ален с помощью 3D-печати иллюстрированы на основе Результаты Revit, как показано на рисунке 20.


В этой части показан используемый бетонный материал и детали реконструкции внешних стен, внутренних стен, перемычек и перекрытий, чтобы выявить различия между 3D-печатью и традиционным строительством.

6.2.1. Бетонный материал

В случае многоцелевого зала Рас-Ален самуплотняющийся бетон используется для ускорения уплотнения бетона при сохранении качества конструкции. С другой стороны, экструдированный самуплотняющийся бетон решает проблему опалубки, заполнителя и арматуры за счет использования волокон, которые улучшают когезию бетонной смеси.Самоуплотняющийся экструдированный бетон используется для изготовления наружных стен, внутренних стен, перекрытий, балок, колонн и лестниц. Можно использовать множество вяжущих материалов с различными пропорциями бетона или полимеров, где максимальная прочность вяжущей смеси может достигать 70 МПа.

6.2.2. Рама

Сначала должны быть изготовлены стальные рамы для поддержки 12-метрового пролета уровня перекрытий. Было бы лучше, если бы было доступно достаточно руководств для использования 3D-печатных сегментов балки, соединенных сталью, вместо стальных рам.Расположение этих рам показано на структурном чертеже плана этажа, приведенном в Приложении.

6.2.3. Наружная стена

Наружная стена многофункционального зала Рас-Ален с помощью 3D-печати построена без использования отдельных опалубочных материалов. Слои самоплотного бетона постепенно наращиваются, чтобы сформировать внешние пустотные стены, которые в три раза прочнее, чем внешние стены, построенные из обычного бетона. Кроме того, эти стены все еще можно настроить для одновременного добавления сантехники, электрического оборудования и даже инфраструктурных трубопроводов [35].Чтобы создать толщину 30 см, насадка строит внешние края толщиной 5 см, затем выстраивает толщину 2,5 см по центральным осям и, наконец, строит зигзагообразную линию толщиной 2,5 см с двух сторон от центральных осей. для обеспечения целостности стены (рисунок 21). После того, как все стены будут построены, они будут облицованы камнем.


6.2.4. Внутренняя стена

Внутренняя стена многоцелевого зала Рас-Ален методом 3D-печати строится двух типов: первая — сплошная стена толщиной 10 см.Второй тип представляет собой пустотелую стену толщиной 15 см, в которой экструзионное сопло формирует внешние края толщиной 2,5 см, а затем создает зигзагообразную линию толщиной 2,5 см для обеспечения целостности стены (Рисунок 22).


6.2.5. Перемычки

Перемычки сначала печатаются и размещаются в стороне от здания до тех пор, пока их очередь не будет размещена над каждым проемом. Затем роботизированные руки захватывают каждую перемычку и помещают ее в нужное место после того, как будут напечатаны требуемые слои стены.Наконец, форсунка продолжает укладывать слои бетона между перемычками и укладывать бетон над ними до уровня плиты.

6.2.6. Слябы

Сначала необходимо подготовить тонкие стальные листы, прикрепленные к балкам, напечатанным на 3D-принтере, и разместить их рядом с принтером. Затем эти балки с прикрепленными листами захватываются роботизированными руками и размещаются на уровне пола (рис. 7) так, чтобы вертикальное армирование стен проходило через отверстия на краях этих стальных листов. Затем устанавливаются и вращаются винты, чтобы стальные листы крепились к арматуре стены.Наконец, 3D-принтер может нанести бетон на верхнюю часть расставленных балок, чтобы закончить плиту.

6.2.7. Стоимость материала

Количество материалов, составляющих надземный уровень внешних стен, внутренних стен и бетонных элементов, рассчитывается с помощью Revit. Общее количество составляет 325 м 3 , а стоимость экструдированного самуплотняющегося бетона, построенного с помощью 3D-печати, за 1 м 3 оценивается примерно в 27,3 динара [36]. Общая стоимость бетонного материала представлена ​​в таблице 3, что составляет 8872.5 JD.

м 3 9002 900Результаты

Эффективность применения 3D-печати в здании в Иордании в качестве альтернативы традиционному строительству исследуется на основе конкретных затрат, связанных с многоцелевым залом Рас-Ален, и ожидаемой стоимости, если то же здание было построено с использованием 3D-печати.

Анализ показывает, что многоцелевой зал Рас-Ален, построенный с помощью 3D-печати, стоит 8 872,5 иорданских динара, за исключением работ по облицовке камнем и изоляции. Напротив, обычное строительство стоит 57 947 иорданских динаров.Для сравнения стоимости двух типов строительства, обычное строительство, за исключением работ по облицовке камнем и утеплению, составляет 57 947–2 560–2,7950– 1,150 = 26 287 динаров.

Таким образом, для многоцелевого зала Рас-Ален стоимость бетона на основе 3D-печати, равная 8 872,5 иорданских динара, меньше обычных затрат на строительство, равных 26 287 иорданских динаров (таблица 4).


Описание работы Единица Количество Стоимость единицы (JD) Общая стоимость (JD)

49 Самоуплотненный
325 27,3 8872,5
Всего 8872,5


Тип конструкции Общая стоимость (JD)

Обычная конструкция 26,287.0
Техника CC 8872,5

В результате 3D-печать снижает на 65% традиционную стоимость строительных материалов, если она применяется в Иордании. Стоимость оборудования, время строительства и затраты на рабочую силу здесь не рассчитывались, поскольку они зависят от требуемого размера и скорости принтера для проекта (не только в этом здании) и рабочего времени в течение дня, которые не указаны в этом документе.

8. Выводы и рекомендации

В данной статье представлен современный обзор достижений в области 3D-печати строительства из бетона. Это исследование представило альтернативный метод строительства (3D-печать) традиционному строительству.

Краткое изложение возможностей 3D-печати показывает, как 3D-печать решает проблемы, с которыми сталкивается традиционное строительство. С экономической точки зрения это более быстрый и точный метод строительства сложных элементов с низкими затратами на рабочую силу и нулевым образованием отходов.При скорости строительства около трех минут на квадратный метр дом небольшого размера площадью 230 квадратных метров ( 2 м) можно было построить примерно за 18 или 19 часов с рабочей силой около четырех человек [34]. С архитектурной точки зрения он может создавать более эффективные и интересные проекты, поскольку 3D-печать может достигать форм, недоступных обычным процедурам, с архитектурной гибкостью и высокой точностью. С экологической точки зрения 3D-печать может быть признана экологически безопасным процессом, который снижает потребление сырья, производимые выбросы CO 2 и потребляемую воплощенную энергию.

Конструктивно выбор материала все еще продолжается, чтобы преодолеть низкий предел прочности бетона на растяжение и низкое сопротивление связи между слоями бетона. Многие структурные системы представлены в этой статье, но авторы считают, что эта область все еще требует более структурного тестирования таких систем, и интересуются предложением более творческих структурных элементов, которые способны преодолеть недостатки, с которыми сталкиваются существующие системы.

Кроме того, представлены четыре тематических исследования печатаемых в настоящее время структур.В Китае десять домов были напечатаны за 24 часа на огромном 3D-принтере. Площадь каждого дома составляет примерно 100 м 2 2 , а стоимость каждого небольшого жилища составляет менее 5000 долларов США из-за быстрого процесса и низких затрат на рабочую силу. Эта же компания напечатала шестиэтажный жилой дом. Это примерно 1100 м 2 , изготовленное из строительных отходов из бетона, стекловолокна, песка и специального отвердителя. Это считается ценным с точки зрения утилизации материалов. Соответственно, 60% материалов необходимо для строительства дома с экономией времени на 70% по сравнению с традиционным строительством.

Дубайский офис будущего напечатан с использованием технологии наклона WinSun, при которой пол, стены и потолок печатаются на каждой стороне слой за слоем, а затем наклоняются по вертикали. Офис площадью 250 м 2 построен и завершен за 17 дней и обойдется в 140000 долларов США. Стоимость была снижена более чем на 50% по сравнению с обычными зданиями аналогичного размера.

Компания WinSun подписала соглашение об аренде 100 3D-принтеров для Al-Mobty для строительства 1,5 миллиона домов в Саудовской Аравии, где граждане сталкиваются с серьезной жилищной проблемой.

Первый пешеходный бетонный мост, напечатанный на 3D-принтере, был изготовлен в городе Алькобендас в Испании. Длина пролета моста составляет 12 метров, а ширина — 1,75 метра. Он состоит из 8 отдельных сегментов, соединенных вместе.

В Иордании предоставление убежищ для беженцев и планирование проекта New Amman City вдохновили это исследование на использование 3D-печати для экономии времени и затрат на строительство, помимо экологических и архитектурных преимуществ. Поскольку предполагается, что подрядчики будут использовать 3D-принтер для строительства многих конструкций, стоимость оборудования можно считать разумной.Ожидается, что затраты на рабочую силу и время строительства будут сокращены на основе имеющихся исследований.

Авторы обобщили методы и материалы строительства зданий в Иордании и проанализировали выбранный пример многофункционального зала Рас Ален. Механизм действия 3D-печати был продемонстрирован на примере многоцелевого зала Рас-Алена. Предлагаемая модель многоцелевого зала Рас-Алена была создана в Revit Software. Затем модель была разделена на слои путем преобразования ее в файл стереолитографии (STL) для создания предопределенного пути осаждения материала, который представляет путь сопла.Наконец, автор создал точное изображение воздействия 3D-печати, сравнив обычные строительные данные, относящиеся к требуемому количеству многоцелевого зала Рас-Ален, и ожидаемые данные, если то же здание было построено с использованием 3D-печати. В результате этого сравнения тех же строительных работ для многоцелевого зала Рас-Ален 3D-печать снижает на 65% стоимость бетона при традиционном строительстве, если она применяется в Иордании.

Наконец, с точки зрения автора, ожидается, что правительственные агентства и строительные компании пойдут на процедуру 3D-печати, чтобы построить свои будущие конструкции.Эта технология готова произвести революцию в строительной отрасли. Его можно использовать для строительства домов, башен, мостов и убежищ во время стихийных бедствий.

На основании результатов этого исследования автор рекомендует следующее: (1) Применять 3D-печать в качестве альтернативы традиционному строительству в соответствии с ее способностью сокращать время и стоимость строительства (2) Применять 3D-печать в основном государственными учреждениями. ориентация на жилье с низким доходом и временные убежища для беженцев (3) Обеспечение стимулов для подрядчиков и инженеров к применению 3D-печати (4) Чтение лекций о процессах трехмерной (3D) печати для студентов инженерных специальностей (5) Добавление 3D-печати в качестве курс обучения к учебной программе (6) Предложить будущие работы для дальнейшей оценки потенциального воздействия 3D-печати (7) Расширить поле исследования, включив в него все строительные работы с помощью 3D-печати, разнообразие материалов, используемых в 3D-печати, и дополнительное моделирование для многопрофильных процессов проектирования

Приложение

Структурные чертежи показаны на рисунках 23 и 24.



Доступность данных

Все данные включены в рукопись.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

3D-печать в строительстве

Чикаго, Иллинойс. Удивительно, но строительная отрасль не сильно изменилась за последние 100 лет. О, в мега-строительных проектах происходит что-то новое; более крупные небоскребы, более длинные мосты и другие огромные сооружения; но не в повседневном строительстве; это в значительной степени осталось прежним.За исключением нескольких инновационных материалов и технологий, а также большей зависимости от электроинструментов, жилищное строительство сегодня практически такое же, как и 100 лет назад.

Возможно, скоро все изменится. 3D-печать, которая была областью инженерных лабораторий, может радикально изменить способы строительства наших строительных конструкций. В последние годы 3D-принтеры вышли из инженерной лаборатории, где они прятались более 20 лет, и начинают использоваться для других целей.Художники открыли для себя эту новую среду, и да, она также рассматривается для строительства.


3D-печать преодолевает строительные ограничения

В последнее десятилетие группы инженеров-исследователей экспериментировали с использованием 3D-печати для создания компонентов зданий и целых домов с помощью 3D-печати. Печать выполняется с помощью того, что мы могли бы назвать «сверхформатными принтерами», в которых используется специальная смесь бетона и композита. Эта смесь намного толще обычного бетона, что позволяет ей оставаться самонесущей при схватывании.

Это открывает целый ряд новых возможностей для архитекторов во всем мире. Подобно дизайну произвольной формы The Bird’s Nest в Пекине, Китай, архитектурные компоненты, напечатанные на 3D-принтере, полностью лишены типичных ограничений дизайна. Возможность использовать криволинейные формы вместо того, чтобы ограничивать стоимость и процесс только прямолинейными формами, открывает совершенно новую сферу дизайна.

Это общепризнанная истина, что прямолинейные формы (прямоугольные формы) — одна из самых слабых структурных форм, которые можно вообразить.С другой стороны, простое яйцо, которое является полностью криволинейным, является одним из самых эффективных структур в природе. Минимум материала, обработанный в форме без прямых краев, обеспечивающей простой последовательный изгиб, делает его максимально прочным конструктивным дизайном. 3D-печать предлагает практическую возможность использования этих кривых в обычных структурах.

Преимущества 3D-печати в строительстве

Конструкционные компоненты, изготовленные с помощью 3D-печати, также известной как «бетонная обработка», используют меньше материала, чем те же компоненты, изготовленные с использованием обычных методов формования бетона.В то время как изогнутые бетонные конструкции, которые заливаются в формы, являются твердыми, те, что сделаны путем бетонной обработки, могут быть полыми, что дает место для основных строительных услуг прямо внутри структурных элементов здания.

Хотя 3D-печать домов и зданий еще не готова к запуску в коммерческую эксплуатацию, технология доведена до уровня, позволяющего проводить полномасштабные испытания. Это потребует капиталовложений для создания необходимого оборудования, по сути, увеличенной версии уже существующего испытательного оборудования.

В то время как азарт, связанный с созданием контуров, основан на гибкости дизайна, которую он дает архитектору, есть еще одно большое преимущество, которое может иметь еще большее социальное влияние. Меньшее использование материалов и значительно меньшая трудозатраты делают этот метод строительства гораздо менее дорогостоящим; даже ниже, чем нынешние методы строительства, используемые в странах третьего мира. Эта более низкая стоимость может лучше всего послужить человечеству в предоставлении недорогого жилья миллионам людей, которые в настоящее время проживают в некачественных домах.

Независимо от того, в каком направлении 3D-печать будет развиваться в строительстве, очевидно, что она навсегда изменит конструкцию. Будь то создание новых эстетичных структур или обеспечение недорогого жилья, здания будущего, вероятно, будут сильно отличаться от сегодняшних. В дополнение к процессу изменений информационное моделирование зданий (BIM), безусловно, повлияет на строительство. Вы можете прочитать больше здесь.

* На изображении изображено строительство лаборатории СМИ Массачусетского технологического института

8 способов 3D-печати изменили строительную отрасль

Недавно мы обсуждали, как скоро использование 3D-принтеров на строительных площадках может стать обычной практикой.Достижения в области технологий 3D-печати привели к тому, что появилась возможность создавать что угодно, от шоколада и еды до статуй и даже целых зданий.

Учитывая конкурентный характер строительной отрасли, 3D-печать предлагает подрядчикам инновационный способ выделиться среди конкурентов. Чтобы доказать это, вот восемь преимуществ, которые использование 3D-принтера может дать строительной сфере.

1. Пониженная травма

Одно из самых больших преимуществ 3D-принтеров для строителей — это сокращение травматизма в полевых условиях.Учитывая, что строительство из бетона сложно — даже опасно — это долгожданное улучшение. Работникам не только легче выполнять свою работу, но и работодателям приходится разбираться с меньшим количеством компенсационных документов, связанных с травмами на работе.

2. Снижение затрат на материалы

Фото: L&S Waste

Еще одно улучшение — значительное сокращение отходов материала. 3D-принтеры используют точное количество бетона, необходимое для стены, пола или того, что вы хотите построить.Строителям и генеральным директорам не нужно заказывать оптом, потому что они точно знают, сколько материалов им нужно. Это не только более экологичный и экологичный способ строительства, но и снижение затрат для подрядчика.

3. Более быстрое строительство

Именно здесь 3D-принтеры для бетона по-настоящему выгодно отличаются от традиционных методов строительства. Если проект иногда может занимать недели или месяцы, 3D-принтеры часто могут завершить проект за часы или дни.Когда-то за 24 часа строили целый дом! Это позволяет подрядчикам быстрее переходить к другим проектам… и чем больше заказов выполняется, тем больше денег для подрядчика.

4. Новые рынки

Использование 3D-принтера также позволяет строительным компаниям работать на рынках, которые раньше были бы для них недоступны. А для новых строительных компаний наличие под рукой 3D-принтера могло бы выделить их среди компаний, которые существуют уже несколько десятилетий и сопротивляются изменениям.

Точно так же традиционные и солидные строительные компании могут использовать 3D-принтеры, чтобы оставаться актуальными на рынке. По сути, 3D-принтеры можно использовать как средство для выхода на новый рынок, а также для того, чтобы дать уже существующей компании конкурентное преимущество.

5. Дешевле? Строительство

В целом, использование 3D-принтеров обходится дешевле, чем традиционные методы и процессы строительства. Благодаря сокращению травматизма, времени и материальных затрат компании увидят резкое увеличение своей прибыли.И хотя некоторых рабочих, вероятно, придется уволить, другие останутся, поскольку кому-то еще нужно уметь собрать все части воедино. Изучая эту технологию, работники также получают шанс сохранить свою работу. Они будут зарабатывать больше, как и компания в целом.

6. Улучшенная форма

3D-принтеры

известны своей способностью создавать, казалось бы, необычные и нетипичные конструкции. Теперь строительные компании могут использовать это, чтобы предлагать своим клиентам уникальные здания, полностью разработанные для них.Это может открыть их портфолио для определенных лиц, которым могут не понадобиться стандартные прямоугольные варианты.

Фото: The National По сути, возможность создавать уникальные архитектурные проекты для клиента делает строительную компанию более желанной для определенных клиентов.

7. Повышенная долговечность

Хотя испытания бетона на ранних этапах строительства будут по-прежнему необходимы, было обнаружено, что 3D-принтеры способствуют долговечности структурных элементов.Отчасти это связано с тем, как изготовлены материалы и как они собраны. Более прочные здания означают меньшее количество ремонтов, поэтому строительные компании могут сосредоточить свои усилия на другом месте для получения прибыли. Что касается клиентов, их предпочтения, безусловно, связаны с тем, что здание прослужит дольше.

8. Улучшение бренда

Наконец, одно из самых важных влияний, которое 3D-принтер оказал — и будет оказывать — на строительную отрасль, — это повышение узнаваемости бренда.Строительные компании обычно считаются расточительными и неустойчивыми (за исключением, конечно, тех компаний, которые делают своим бизнесом использование зеленых процессов).

Поскольку 3D-печать сокращает количество отходов, она является отличным методом для компании, позволяющей улучшить отношение к ним со стороны тех, кто обеспокоен экологическим ущербом, который бетонное строительство несет миру. Подрядчики, которым не помешала бы небольшая помощь в их брендинге, могли бы преуспеть, если бы приобрели и использовали 3D-принтер.

Узнайте о других способах дифференциации строительного бизнеса.

Эти (и многие другие) причины делают очевидным, почему 3D-печать может и помогла строительной отрасли двигаться к более чистому и светлому будущему.

Изображение основного изображения: кредит на фотографию: All3dp.com

Биография автора

Мохамед Бах занимается связями с сетевыми СМИ для Mecsoft Corporation, а в свободное время он любит плавать, путешествовать, баскетбол и играет со своим щенком Лео.Он также работает волонтером в своем местном сообществе, потому что верит в то, что нужно проявлять доброту ко всем.

3D-печать | Строительный дизайн + строительство

Дом Фибоначчи, конструкция, напечатанная на 3D-принтере с использованием строительного раствора для 3D-печати Laticrete. Фото: Twente Additive Manufacturing

27 ноября 2020 г. | МЭТЬЮ КАРЛИ, ХО ВЕРИАН И ИАН КОМИШИН

Дом Фибоначчи, который мы назвали в честь Леонардо Фибоначчи, средневековой итальянской математики…

подробнее

Архитектор проекта из Krueck + Sexton использовал 3D-принтер в своей квартире, чтобы изготовить первую партию лицевых щитков, запрошенных Медицинским центром воскрешения здоровья AMITA в Чикаго. Изображения: Krueck + Sexton

15 апреля 2020 г. | Джон Колфилд, старший редактор

Архитектурная фирма Krueck + Sexton производит 100 щитов для больницы в районе Чикаго.

Медицинские работники Чикагского университета с защитными масками, произведенными bKL Architects

4 апреля 2020 г. | РОБЕРТ КАССИДИ, ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЙ РЕДАКТОР

Архитектурные фирмы от побережья до побережья внезапно превратились в производственные центры для…

подробнее

13 февраля 2020 г. | Персонал BD + C

Этот обзор 130 крупнейших архитектурных, инженерных и строительных фирм страны отслеживает …

прочитайте больше

Все изображения любезно предоставлены Apis Cor

10 декабря 2019 г. | Дэвид Мэлоун, помощник редактора

Apis Cor напечатал здание на 3D-принтере.

17 сентября 2019 г. | Джон Колфилд, старший редактор

Все больше производителей теперь включают этот производственный процесс на своих заводах.

10 июня 2019 г. | Дэвид Мэлоун, помощник редактора

XtreeE специализируется на крупномасштабной 3D-печати для индустрии AEC.

Предоставлено COBOD

14 марта 2019 г. | Дэвид Мэлоун, помощник редактора

COBOD разработал принтер, получивший название BOD2.

В транспортном контейнере длиной 21 фут находится мобильный «набор инструментов» для аддитивного производства, в который входят два робота Panasonic, которые могут выполнять 3D-печать, сварку, резку и полировку.Возможность транспортировки устройства на стройплощадку может сделать его идеальным для производства запасных частей на заказ в полевых условиях. Предоставлено Autodesk

7 декабря 2018 г. | Джон Колфилд, старший редактор

Прототип мобильного цеха 3D-печати нацелен на определение приложений аддитивного производства для …

подробнее

Предоставлено Корпусом морской пехоты

31 августа 2018 г. | Дэвид Мэлоун, помощник редактора

Обычно 10 морпехов строят традиционные бараки из дерева за пять дней.

29 августа 2018 г. | Дэвид Мэлоун, помощник редактора

Фонд будущего Дубая недавно объявил о стратегии 3D-печати в Дубае.

В своем выступлении на Accelerate Live! В 2018 году эксперт по проектированию микро-зданий Аэрон Ходжес, AIA, старший дизайнер / менеджер Stantec Architecture, изучил ключевые движущие силы движения микро-зданий и то, как эта тенденция распространяется на самые разные типологии зданий.Фотография: « BD + C

».

24 июня 2018 г. | Персонал BD + C

Вторая ежегодная выставка BD + C Accelerate Live! Конференция по инновациям AEC (10 мая 2018 г., Чикаго) …

подробнее

11 июня 2018 г. |

В этом 15-минутном выступлении на BD + C’s Accelerate Live! конференция (10 мая 2018 г., Чикаго), Лукас Тр … подробнее

30 мая 2018 г. |

В этом 15-минутном выступлении на BD + C’s Accelerate Live! конференция (10 мая 2018 г., Чикаго), AEC technophil… читать далее

Фото любезно предоставлено 3D Printhuset.

21 ноября 2017 г. | Дэвид Мэлоун, помощник редактора

Construction отстала от графика на несколько недель, но 3D-печать была не виновата.

8 августа 2017 г. | Питер Фабрис, редактор

Коллектив по стандартизации аддитивного производства (AMSC) будет разрабатывать отраслевое производство добавок…

подробнее

Шон Пархэм, вице-президент по маркетингу и управлению продуктами Aditazz Фото: Адам Грабб

6 июля 2017 г. | Персонал BD + C

Первая конференция BD + C по инновациям AEC, Accelerate Live! (11 мая, Чикаго), избранные …

подробнее

Фото любезно предоставлено Dubai Media Office

14 июня 2017 г. | Дэвид Бариста, редакторский директор

Dubai запускает технологическую инициативу 3D-печати новым офисным проектом.

Фотография любезно предоставлена ​​CyBe Construction

14 июня 2017 г. | Дэвид Мэлоун, помощник редактора

Здание представляет собой лабораторию по исследованиям дронов и технологий 3D-печати.

13 июня 2017 г. |

Джонатан Шумахер из Thornton Tomasetti представляет бизнес-модель компании для развития, инкубирования … прочитайте больше

Любезно предоставлено Haseef Rafiei.

17 апреля 2017 г. | Дэвид Мэлоун, помощник редактора

Здание предназначено для печати и раздачи собственных жилищ в помешанных на торговых автоматах Toky …

Чтобы приспособиться к росту своего национального статуса и набора студентов, UC Merced приступил к амбициозной четырехлетней программе расширения, которая добавит новые учебные заведения, жилые помещения и условия для студенческой жизни в его расширенный кампус. Изображение: Калифорнийский университет, Мерсед

19 октября 2016 г. | Джон Колфилд, старший редактор

Его стратегия роста включает добавление 1.2 миллиона квадратных футов площади для обучения, жилья и исследований. …

14 июня 2016 г. | Дэвид Мэлоун, помощник редактора

Ожидается, что в ближайшие пять лет отрасль 3D-печати бетоном увеличится более чем вдвое …

подробнее

Фото: Правительство Дубая

26 мая 2016 г. | Майк Чамерник, заместитель редактора

На печать конструкции из 2690 SF ушло 17 дней.Городские власти говорят, что стоимость рабочей силы была вдвое меньше …

подробнее

Фото: Autodesk, через Co.Design.

29 марта 2016 г. | Майк Чамерник, заместитель редактора

Объединяя 3D-принтеры в сеть и разделяя работу, проект создает большие объекты на 80-90% подробнее …

подробнее

Фото: Юн Шимадаа и Ян Врановски, через Дезин.

23 февраля 2016 г. | Майк Чамерник, заместитель редактора

Ручка, которая плавит и связывает пластиковые нити вместе, может использоваться для крупномасштабного температурного режима…

подробнее

Фото любезно предоставлено Microscape

11 февраля 2016 г. | Дэвид Мэлоун, помощник редактора

Начиная с Манхэттена, компания надеется расшириться на другие города, деревни и «пригородные районы» …

подробнее

Фото: © Амальгамма

25 января 2016 г. | Дэвид Мэлоун, помощник редактора

Проект Fossilized позволяет создавать более разнообразные и объемные конструкции, чем другие…

подробнее

приложений 3D-печати — 3D-печать в строительстве

Одно интересное и футуристическое приложение, в котором 3D-печать находит все более широкое применение, — это строительство и печать конструкций на месте.

3D-печать в строительстве Источник: aecmag.com

Здания, напечатанные на 3D-принтере

Февраль, по сути, ознаменовал официальное завершение строительства и открытие здания, напечатанного на 3D-принтере, в котором разместится административный офис муниципалитета Дубая.Правительство Дубая и Apis Cor совместно работали над 3D-печатью и построили двухэтажное здание площадью 6900 квадратных футов, что делает его крупнейшим 3D-печатным сооружением по объему. Однако это не самое высокое здание, напечатанное на 3D-принтере, так как это название по-прежнему принадлежит 5-этажному жилому дому, напечатанному на 3D-принтере, в Сучжоу, Китай.

Apis Cor в Дубае

Это здание в Дубае является частью очень амбициозного и футуристического плана Дубая, заключающегося в том, чтобы к 2030 году напечатать четверть своих зданий на 3D-принтере.Это может показаться чем-то надуманным, но, глядя на механизмы, которые используются для этого, вы начинаете убеждаться, что это может быть ближе к реальности.

Крупные проекты, Большие машины

Команда WinSun, например, разработала машину размером 20 футов в высоту и 33 фута в ширину и способную двигаться на длине 132 фута. Этот объем сборки непонятен для нас, пользователей настольных 3D-принтеров с нашими машинами Ultimaker, BCN3D или Raise3D, объем сборки которых измеряется в сантиметрах.

3D-печать в обрабатывающей промышленности уже прошла стадию нововведения и находит очень конкретные выгодные варианты использования. То же самое должно произойти и с 3D-печатью в строительной отрасли, чтобы ощутить наибольшую выгоду, а также чтобы инновации процветали и продвигали технологии вперед. Помимо разрабатываемого более крупного оборудования, необходимы также специальные смеси из бетона и других современных материалов.

Рендеринг бетонного 3D-принтера ICON Vulcan. Источник: fortune.ком

Преимущества 3D-печати в строительстве

Однако, рассматривая рабочую силу и временные рамки, необходимые для текущих строительных проектов, легко убедиться в важной роли, которую 3D-печать может сыграть в этой отрасли. Правительство Дубая, например, оценивает, что, достигнув 25-процентной цели строительства 3D-печати, оно сможет снизить спрос на рабочую силу на 70 процентов. В процессе это позволит сэкономить 90 процентов затрат и сократить время на 80 процентов.Кроме того, использование технологии 3D-печати имеет большой потенциал для повышения устойчивости за счет уменьшения воздействия на окружающую среду.

Помимо этих очевидных преимуществ сокращения трудозатрат силы и экономия времени и денег, 3D-печатные конструкции также предлагают другие преимущества, такие как возможность строить в труднодоступных местах, строить конструкции в среде, опасной для человека, исследуйте новое здание технологии, материалы и конструкции помимо общепринятых (прямые ребра), возможно, он также может позволить глубокий космос и межпланетные жилая,

Что ждет 3D-печать в строительстве в будущем

Это действительно захватывающее время, которое мы переживаем, и 3D-печать дает возможность и влияет на все отрасли.Вопрос только в том, как и когда, а не в том, станут ли 3D-печатные здания новой нормой. Внутри этих зданий, очевидно, будут другие 3D-принтеры, которые будут создавать все объекты, о которых мы мечтаем или которые нам нужны. Возможно, будут печатники, которые будут готовить нашу еду или создавать заменяющие ее части тела.

7 Преимущества использования 3D-принтера в строительных проектах

В строительной отрасли движение набирает обороты и, следовательно, привлекает внимание как широкой общественности, так и частного сектора.По прогнозам Transparency Market Research, объем рынка 3D-печати в строительстве вырастет с 29 млн долларов США в 2019 году до 280 млн долларов США к 2027 году.

Правительство Сингапура — через Сингапурский центр 3D-печати — изучает способ строительства жилищный проект за счет использования 3D-принтеров, в то время как Объединенные Арабские Эмираты удваиваются, чтобы стать игроком номер один в области 3D-печати в мире. Недавно они запустили разумный Индекс возможностей сборки, чтобы использовать передовые методы трехмерного строительства зданий и интеграции интеллектуальных компонентов, таких как подключенные датчики, для большей функциональности и устойчивости.Их цель — использовать технологию 3D-печати в 27% зданий Дубая к 2030 году. Учитывая конкурентный характер строительной отрасли, 3D-печать предлагает подрядчикам инновационный способ выделиться среди своих конкурентов.

Также читайте: Дубай представляет самое большое в мире здание, напечатанное на 3D-принтере.

Строительная отрасль во многих отношениях выиграет от внедрения 3D-технологий. Вот семь преимуществ, которые можно получить, используя 3D-принтер в строительных проектах.

1.
Снижение травматизма

Одним из наиболее важных преимуществ, которые 3D-принтеры предоставили строителям, может быть снижение травматизма в полевых условиях. Учитывая, что строительство из бетона сложно и даже опасно, это может быть долгожданным улучшением. Мало того, что работники получают более аккуратное время при выполнении своей работы, так и работодатели имеют меньше документов о компенсации работникам, которые нужно обрабатывать из-за травм на работе.

2. Снижение затрат на материалы

Еще одним улучшением может стать значительное сокращение отходов ткани.3D-принтеры используют точное количество бетона, необходимое для стены, пола или чего-то еще, что вы просто хотите создать. Строителям и сборщикам мусора не нужно заказывать оптом, потому что они точно знают, какой пропорции материала у них есть.

3. Более быстрое строительство

Это место, где твердотельные 3D-принтеры действительно отличаются от традиционных методов разработки. Если проект иногда занимает недели или месяцы, 3D-принтеры часто могут завершить проект в течение нескольких часов или дней.когда-то целый дом был построен за 24 часа! это позволяет подрядчикам быстрее переходить к другим проектам и выполнять больше заказов. Это означает дополнительные деньги для подрядчика.

4. Более дешевая конструкция в целом,

Использование 3D-принтеров обходится дешевле, чем традиционные методы и процессы строительства. С сокращением времени и материальных затрат организации увидят сенсационное увеличение своих выгод. И хотя некоторых работников, вероятно, придется уволить, другие останутся, поскольку кто-то еще должен быть готов собрать все воедино.Изучая технологию, работники получают возможность позаботиться о безопасности своей работы. Они будут зарабатывать больше, как и компания в целом.

5. Новые рынки

Использование 3D-принтера дополнительно позволяет строительным организациям войти в бизнес-секторы, которые в любом случае могли быть заблокированы для них ранее. А для новых строительных компаний наличие 3D-принтера могло бы выделить их среди компаний, которые существуют уже пару десятилетий и невосприимчивы к изменениям.Точно так же традиционные и устоявшиеся строительные компании могут использовать 3D-принтеры, чтобы оставаться актуальными на рынке. По сути, 3D-принтеры часто используются как способ выйти на рынок замены, но также для того, чтобы предложить уже существующей компании конкурентное преимущество.

6. Повышенная долговечность

Несмотря на то, что испытания бетона на первых этапах строительства все еще необходимы, установлено, что 3D-принтеры способствуют повышению прочности конструктивных элементов.Часто это частично связано с тем, как изготовлены материалы, и, следовательно, с тем, как они собраны. Более прочные здания означают меньшее количество ремонтов, поэтому строительные компании могут сосредоточить свои усилия на других местах для получения прибыли. Что касается клиентов, то их предпочтения, безусловно, связаны с тем, что здание прослужит дольше.

7. Улучшение бренда

И, наконец, одним из важнейших факторов влияния, которое 3D-принтер оказал и будет оказывать на индустрию разработки, является повышение узнаваемости бренда.Строительные компании обычно считаются расточительными и неустойчивыми. Поскольку 3D-печать сокращает количество отходов, она является превосходным методом для корпорации, позволяющим улучшить то, как они воспринимаются теми, кто обеспокоен экологическим ущербом, который бетонное строительство наносит на планету.

alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.