3D печать в строительстве – Технологии 3D-печати в строительстве

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.

3dtoday.ru

3D-Печать бетоном в строительстве. Ситуация в России и в мире.

В данной статье рассматривается актуальная ситуация применения технологии 3D-печати бетоном в Китае, США, Италии и Франции. Также проведён опрос российских и украинских организаций, которые используют данную технологию , и их потенциальных потребителей.

3D-печать бетоном представляет собой создание единичных и мелкосерийный бетонных и железобетонных изделий при помощи специализированных ЧПУ-станков (3D-принтеров) на основе файлов созданных в специализированных САПР программах. Создание изделия представляет послойное наслоение бетонной смеси и раскладку элементов армирования.

3D-печать бетоном и обладает рядом преимуществ для строительной отрасли, таких как высокая скорость создания единичного уникального изделия, малое количество персонала необходимое для работы, снижение себестоимости дома и возможность использования любого состава бетона. Однако, малое количество специализированных организаций, недостаточное количество информации о применении технологии, а также отсутствие доверия крупных строительных компаний из-за отсутствия уверенности в прохождении государственной экспертизы не позволяют использовать эту технологию повсеместно.

Во многих странах есть производители 3D-принтеров для печати бетонной смесью. Как и за любой бизнес-идеей , за ними стоят анализ потребностей потенциального потребителя. Иначе говоря, особенность продукта выражает то, по мнению разработчика , что нужно именно этой стране. Рассмотрим некоторые из них:

Китай. WinSun .Экологичность.

Являясь одними из лидеров отрасли, компания ушла от создания всё более и более масштабных принтеров в строну развития технологии и её продвижения. Так при участии в конференциях специально выделяется возможность печати зданий принтерами WinSun, используя смесь из строительных отходов (стекло, сталь, цемент) .

США. Stroybot. Инвестиционно-строительные проекты

Несколько лет назад компания уже построила отель в Филиппинах. И сейчас Александр Руденко сделал интересный ход : вместо фокусировки на увеличении количества продаж, он начал поиск инвесторов для строительства ряда объектов. Так в планах построить несколько жилых домов для аналога Airbnb.

Италия. Wasp. Комбинирование.

До недавнего времени компания Wasp была больше известна как компания производящие принтеры для печати керамикой , пластиком или медицинских целей. Однако, в 2018 году организация представила на рынок их принтер Crane WASP. Как и принтер компании Apis Cor, он работает в виде крана, но особенность строения позволяет, как заявляют разработчики, совместно работать нескольким принтерам.

Франция. Constructions 3D. Печать стены

Среди конкурентов данную фирму выделяет необычная насадка принтера, которая имеет сразу 3 экструдера. В теории эта разработка позволяет уменьшить время печати стены в 3 раза. Однако стоит отметить, что кроме концепта , нигде эта насадка не установлена.

Ситуация в СНГ и России.

В России находятся 3 компании, занимающиеся производством 3D-принтеров для печати бетоном. СпецАвиа это классическая “рама”, которую вы представляете, при слове 3D-принтер . Apis Cor это по конструкции выглядит как кран с бетононасосом .Бетонатор выполнен как “рука-манипулятор”. Но описание принтеров и их потребительских свойств не является целью данной статьи.

Важнее обратить внимание на организации, которые применяют данную технологию. О тех проблемах, с которыми они сталкиваются при взаимодействии с клиентами, а также отзывы конечных потребителей.

Для получения ответа на данный вопрос я связался с генеральным директором ООО “BudResurs” Сергеем Леушиным, одним из учредителей ООО “3ДСТ” Александром Лобановым , техническим директором ООО 'НИИПРИИ 'Севзапинжтехнология' Сергеем Фоминым и архитектором ООО “БалтИнвест-Проект” Максимом Бежковым .

ООО “Budresurs”

Данная организация применяет технологию 3D-печати бетоном для изготовления уникальных бетонных заборов и элементов благоустройства территории.

Со слов Сергея Леушина на начальном этапе были сложности с определением продукта, который пользовался бы спросом у потребителей. Проблему продвижения технологии он видит в низком уровне осведомлённости о технологии и её возможностях, вот почему пока нет продукта , который обладал бы широким спросом и производился бы с помощью технологии 3D-печати бетоном.

ООО “3ДСТ”

Основными направлениями данной организации являются создание изделий, проектирование и благоустройство территории . И всё это с применением технологии 3D-печати бетоном.

При ответе на вопрос ,об основных проблемах при взаимодействии с клиентами, Александр выделил 2 основных проблемы. Во-первых, это отсутствие нормативной базы, во-вторых, нежелание больших компаний работать с новой технологией до момента её широкого распространения.

ООО “БалтИнвест-Проект”

Компания «БалтИнвест-Проект» занимается проектированием жилых, общественных и промышленных зданий, инженерных сетей, предприятий общественного питания, бытовых комплексов, предприятий торговли, мясокомбинатов, пивоваренных заводов, физкультурно-оздоровительных, спортивных и многофункциональных комплексов зданий и сооружений.

Максим отметил, что применение 3D-печати бетоном даёт более широкий спектр возможностей для создания уникальных элементов или даже самих зданий. Также возможно применение технологии для воссоздания элементов зданий, например лепнины. Однако, муниципальные и бюджетные организации , если будут выступать заказчиками, скорее всего будут против из за своей консервативности.

ООО 'НИИПРИИ 'Севзапинжтехнология'

Основные направления деятельности — проектирование автомобильных и городских дорог всех категорий, мостов, транспортных развязок и путепроводов, инженерных сетей, проекты планировки, благоустройства и озеленения территорий. Основными клиентами является бюджетный сектор.

Со слов Сергея на данный момент 3D-печать бетоном можно применять только для создания малых архитектурных форм для благоустройства территорий частного сектора. Причина в том, что строительная индустрия РФ не сформировала отношение к технологии. Другими словами , никто не готов быть первым, кто будет защищать проект на ГосЭкспертизе, где будут элементы , напечатанные на принтере.

В 2018 году государство обратило внимание на 3D-печать бетоном. Так на базе Новосибирского и Ярославского государственного технического университета планируют создать 2 разных российский центр аддитивных технологий, а также центр компетенции по аддитивным технологиям в Перми. Своими целями они ставят внесение оборудования в реестры закупок , повышения уровня осведомлённости о технологии и развитие аддитивных производств.

Если ссылаться на кривую Гантера , то в России 3D-печать бетоном только прошла “пропасть разочарования”, но до массового внедрения необходимо решить следующие проблемы:

1.Создать нормативную базу.

2.Доказать крупным строительным компаниям эффективность технологии.

3.Обучить специалистов (архитекторов, конструкторов , технологов и пр.) как использовать 3D-печать бетоном.

Как только данные проблемы будут решены, технология будет массово использоваться менее чем через 3 года.

Каждая технология проходит одинаковый путь развития, но не всё находит своё применение. Так технология 3D-печати уже используется в медицине. От качества бетонных конструкций в здании жизнь зависит не меньше, чем от протеза. Однако, и в медицине , и в строительстве, успеха достигает та организация, которая внедряет новейшие достижения. Дома будут “печатать”, но прежде чем это произойдёт, строительная отрасль должна к этому подготовиться.

3dtoday.ru

Строительные 3D-принтеры и наш опыт работы с ними

3D-печать в строительстве

Строительные 3D-принтеры представляют собой инженерные устройства, создающие конструктивные элементы зданий, малые архитектурные формы или целые строения послойно - так же, как любой 3D-принтер печатает объекты из пластика или другого материала.

От обычного 3D-принтера строительный отличается используемым материалом и размерами - рабочей поверхностью ему служит участок стройплощадки или цеха, а печатает он цементной смесью.

Есть и конструктивные отличия, обусловленные спецификой материала - в частности, в строительном 3D-принтере нет необходимости в нагревающем элементе. Такие аппараты позволяют быстро и без лишних сложностей печатать объекты почти любых заданных форм, для обычного серийного строительства просто невозможных, с использованием стандартных смесей.

Начало

Нам интересно любое перспективное применение 3D-принтеров, так что, как только в сети начала появляться информация о применении 3D-печати в строительстве, мы оперативно нашли занятых этим людей и договорились о сотрудничестве. Особенно приятно было узнать, что в России есть компании, основательно занимающиеся строительными 3d-принтерами, и производят очень качественный продукт.

[VIDEO WIDTH=600 HEIGHT=338https://youtu.be/oxsnseIdJDY[/VIDEO]

В России пионером 3D-печати в коммерческом использовании стала фирма СпецАвиа. Её персоналом был разработан и опробован прототип строительного 3D-печатного аппарата и осуществлена пробная печать.

Мы договорились о сотрудничестве, и командировали сервисного инженера в Ярославль для обучения, где тот узнал много полезного. В программу обучения вошли, в частности:

  • Краткий вводный курс по интерфейсу и функционалу управляющего софт
  • Инструктаж по алгоритму работы в программе SheetCam, конвертирующей файлы в послойный формат воспринимаемый принтером
  • Инструктаж по управлению принтером в программе Mach 3, непосредственно в процессе печати
  • Калибровка - выставление нулевых точек в разных областях печатного поля
  • Регулировка подачи бетона во время печати
  • Инструктаж по эксплуатации и сервису механической части принтера
  • Решение возможных неисправностей
  • Подготовка рабочих смесей

Первые шаги на практике

Получив первый заказ в этой области, мы отправили нашего сотрудника к покупателю - в Казахстан, для установки первого строительного 3D-принтера S-6045 и обучения персонала заказчика работе с ним.

Перед отправкой оборудования необходимо убедиться в надежности упаковки. Транспортные компании не всегда бережно обращаются с грузами, лучше лишний раз не рисковать - в нашем случае, при перевозке лишь отошло несколько контактов, но и это стоило нервов и нескольких часов времени, о чём ниже. Если же при перевозке что-то сломается, издержки могут быть значительно серьезнее.

В первые дни командировки наш сотрудник сверял комплектность доставленного оборудования, производил замеры помещения для расчета установки, согласовывал с представителями заказчика расположение будущего принтера, вводил их в курс запланированных работ и начал установку.

Была сделана разметка под установку и высверлены отверстия в полу под стойки.

После проведения подготовительных работ и установки стоек настала очередь монтажа несущих балок. Элементы конструкции весьма увесистые и для такой работы нужно несколько человек, о чём тоже лучше договориться с заказчиком заранее, иначе неизбежны проволочки. Люди, в конце концов, нашлись и всё было сделано.

Ещё одна сложность, которая может возникнуть при установке строительного 3D-принтера - неровный пол. При отсутствии ровной плоскости качество печати вряд ли будет хорошим. Очевидный выход из этой ситуации - выравнивание пола, - на этапе установки принтера вряд ли возможен. На это просто нет времени.

Именно такой сюрприз, а именно - значительный крен пола, мы и обнаружили проведя нивелировку.

Было решено сварить рамки из стального профиля, которые компенсировали бы неровность.

Это тоже заняло некоторое время. В конце концов, был привезен необходимый профиль, должным образом нарезан и сварен.

Для установки выравнивающих рамок, смонтированные уже стойки с балками пришлось поднимать строительным краном.

Были смонтированы суппорты и подшипники для них, после чего пришла очередь портальной балки. Тут снова пригодилась помощь строительного крана, но с ним пришлось повозиться - из-за конфигурации помещения и особенностей конструкции крана, пришлось подниматься к потолку и отключать концевики, ограничивающие его, крана, подвижность. Потолок там около 15 метров.

Монтаж стрелы экструдера и управляющих ею эксцентриков занял некоторое время - сварные швы на самой стреле мешали соединению со стыковочными пазами платформы. Пришлось выравнивать с помощью болгарки.

На заключительном этапе были подтянуты все соединения, смонтирован экструдерный бункер и опциональная часть конструкции - бетономешалка.

Подключение цепей питания и управления не сразу прошло гладко. Однако, на письмо с запросом, отправленное в Ярославль, в СпецАвиа отреагировали оперативно, предоставив все необходимые рекомендации по подключению, несмотря на закончившийся уже рабочий день.

В ходе проверки выяснилось, что при транспортировке отошли контакты на одной из плат системы. После восстановления контактов всё заработало.

После подключения и проверки соединения были смонтированы пресс-масленки на все подшипники, защитные щитки эксцентриков стрелы и комплектные таблички, на чём непосредственно монтаж и завершился.

Далее - установка и настройка программного обеспечения, проверка функционала. Монтаж подложки для свисающих проводов соединяющих подвижные части - она не предусмотрена комплектом поставки, но мы идем навстречу клиентам.

Обучение персонала заказчика обращению с принтером в процессе пробного запуска.

Заказчик решил испытать смесь собственного авторства, вопреки нашим рекомендациям. Что ж, хозяин - барин. Раствор, вполне ожидаемо, пополз. Однако, сам принтер работает штатно и к нам никаких претензий нет.

В процессе обучения персонала клиента работе с программным обеспечением, мы хотели продемонстрировать работу 3D-принтера с правильной смесью, но ингредиентов для новой смеси не оказалось.

Кстати, о смесях:

Обучение персонала и сдача объекта прошли максимально позитивно. Представители заказчика остались полностью удовлетворены поставленным и установленным оборудованием и довольны сотрудничеством.

Это был полезный опыт. Мы обозначили для себя несколько граблей, на которые второй раз уже не наступим - а это сделает дальнейшую работу приятнее и эффективнее. Несомненно, строительное 3D-печатное оборудование - это очень интересная область деятельности, как в части получаемого результата, так и в том, что требует максимум изобретательности и нестандартного подхода от занимающихся ею.

Хотите больше интересных новостей из мира 3D-технологий?

Подписывайтесь на нас в соц. сетях:

Facebook

Vk

Instagram

Youtube

Top 3D Shop - Ваш эксперт на рынке 3D-техники

3dtoday.ru

Первый опыт печати на строительном 3D-принтере

Эта запись рассказывает с чего мы начинали, а начну с вводного слова: есть время, мощности, возможность. В итоге - результат.

Интерес к 3D печати возник давно, решили попробовать создать строительный 3D принтер своими силами, первые результаты ниже. Конечно, сейчас мы продвинулись в строительной 3d печати и изготовлении строительных 3D- принтеров гораздо дальше, но первый опыт - всегда бесценен.

Нашли в интернете фото лавочки, напечатанной англичанами из гипса. Решили для начала сделать что-нибудь такое же. После проектирования, бурной работы, споров, разногласий и прочей сопутствующей суеты приступили к созданию первого нашего строительного принтера - опытного образца, так сказать.

На Тайваньских деталях – направляющие, шаговые двигатели, электроника – собрали первый небольшой строительный 3D принтер 4 Х 6 метров.

Печатать гипсом оказалось просто, но как-то примитивно. Для нас совершенно не подходило по ряду причин:

Во-первых , лавочка должна стоять на улице, на зиму в помещение переставлять смысла нет – предполагаемый вес более 1,5 тн.

Во-вторых, раз собрали принтер – на лавочке явно не остановимся.

Поэтому: «…только дешёвый и прочный бетон!»

Приобрели дешёвый пескобетон М300 и стал пробовать.

Получилось плохо. При густой смеси колбаски не выдавливались, а при жидкой растекались. Не хватало пластичности.

Нашли штукатурную смесь с фиброволокном и минеральными добавками. После серии экспериментов остановились на подходящих пропорциях. Смесь получилась достаточно пластичной и прочной – способной выдержать 2 десятка слоёв при непрерывной печати. На тот момент не стали заморачиваться с непрерывной подачей бетона. Сделали печатающую головку с бункером 30 дм3. При размере печатаемого слоя 1 х 3 см. заправки хватает на 100 метров стенки.

Приладить штукатурную машинку, в конце концов, для подачи бетона не составит труда.

Честно говоря, сами не ожидали, но за пол-дня напечатали лавку! Из бетона! Англичане отдыхают 😉 Может не супер, но все-же первый опыт! Из остатков расходных материалов напечатали столик для полноты композиции. Попробовали в эксплуатации. Посидели – холодно. Да и как то незавершённо. Тут уже отклонимся от основной мысли статьи, но все же – сделали из террасной доски сиденье, покрыли яхтным лаком и установили на бетонную конструкцию. В итоге получилось вроде неплохо: Вскоре напечатаем дом, фундамент уже готов, большой принтер собран, ждите отчет!

По любым вопросам, связанным со строительными 3D принтерами вы можете обратиться по контактам на нашем сайте http://www.specavia.pro/contacts/. Либо оставляйте комментарии к статье, постараемся ответить на все вопросы.

Также рекомендуем посмотреть базовые модели строительных 3D принтеров на нашем сайте в разделе строительные 3D принтеры.

3dtoday.ru

Строительная 3D печать. Практические рекомендации.

  • Доброго дня, уважаемые читатели портала 3DToday! Прошло немало времени с последней нашей публикации. Мы не пропали — мы много работаем! За это время мы усовершенствовали наши технологи, осуществили поставку строительных 3D принтеров на разные предприятия России, получили большой опыт в 3D строительстве.
  • В ближайшие пару месяцев мы будем публиковать серию видеоматериалов и статей по строительной 3D печати. И в итоге выпустим 1 большой материал о практическом строительстве дома методом 3D печати.
  • Смотрите наши видео, подписывайтесь на группы в социальных сетях, следите за нашим проектом где Вам удобно.
  • Под видео текст сюжета для тех у кого нет возможности просмотра или включения звука.
  • Что нам стоит дом построить,

    Нарисуем, будем жить.

    Я подумал, что тужить?

    Надо взяться нам и строить.

    Детское стихотворение Виталия Петроу знает каждый, но не все представляют как дом можно действительно нарисовать или правильнее говоря напечатать.

    Об аддитивной технологии в строительстве или проще говоря о строительной 3Д печати сейчас говорят много. Мы не будем терять время на разговоры о преимуществах и перспективах применения 3Д принтеров в строительстве и не будем фантазировать по поводу, например, печати межэтажных перекрытий бетоном в воздухе, возведении многоэтажных зданий.

    Всё о чём будем говорить — в сугубо практическом аспекте. Приземлённо, реально, максимально бюджетно.

    Принтер для печати может быть любым. Он может быть похожим на кран, а может быть портальным как цеховая кран-балка. Однако прежде всего нужно понимать , что принтер всего лишь инструмент. Совсем не важно какой у него внешний вид и как он устроен, его основная задача — укладывать бетон по заданной траектории. Сложные лекальные формы стен не проблема для такого оборудования. И этим нужно пользоваться. Большинство существующих принтеров — цеховое оборудование. Печатать части зданий в помещении удобно. Печатать можно и большие элементы, например целые стены, однако добавляется логистика. Напечатанное нужно ещё довезти до стройплощадки.

    Альтернатива печати элементов в цехе - печать непосредственно на фундаменте — издержки в этом случае — шатёр, или как его называют строители — тепляк.

    Его назначение — защита от осадков и ветра, а вот мороз — не помеха. Печать бетоном с противоморозной добавкой при температурах до -10 градусов ниже нуля особых сложностей не вызывает .

    В целом печать бетоном понятна. Но всех волнуют вопросы: Каким получится дом? Будет ли он достаточно прочным, теплоёмким. Действительно ли печатать в разы дешевле традиционных технологий? Ответы на большинство вопросов следует искать в проекте.

    У строителей есть поговорка: Строить можно по проекту или как хочешь. Именно проект определяет используемые материалы, конструктив и геометрию стен, и , соответственно, прочность здания, его теплоёмкость.

    Как ни странно, к бетонам для печати нет смысла предъявлять особые требования по прочности. То, что печатает принтер — всего лишь несъёмная опалубка — внешняя оболочка, которая в большинстве случаев должна быть всего лишь достаточно влагонепроницаемой.

    Логично и материалы в проектном решении закладывать не дорогие и повсеместно доступные. Проще говоря те, что есть на любом строительном рынке. Не забудьте про сертификаты и экологические заключения на смеси. Строить в любом случае нужно правильно.

    Прочность стены определяет армопояс:

    в проекте указаны его размеры, варианты горизонтального и вертикального армирования, марка залитого товарного бетона. Если всё сделать правильно, то и прочность конструкции будет равна заданной проектом.

    Какая арматура нужна ? — смотри в проект. Горизонтальное армирование проводится между слоями в процессе печати. Вертикальное армирование в полости — после печати. Фиксируем стержни и заливаем армопояс бетоном нужной марки.

    Теплоёмкость дома зависит от толщины стен и плотности используемого материала.

    Вот пример однокамерной стены.

    В данном случае — это несущая часть стены, образующая вместе с фундаментом и перекрытием монолитный каркас дома. Заполнитель — высокопрочный бетон. Поэтому толщина стены в этом месте 83 сантиметра. В этом проекте все расчёты по теплоёмкости сделаны до -37 градусов!

    А это — многокамерная стена.

    Здесь — армопояс, а теплоизоляционный слой располагается во внешних камерах. Плотность пеногипсобетона в этом проекте — 550-600 кг на куб. Толщина стен по проекту — 610 мм.

    При соединении отдельных частей стен между собой вертикальная арматура, связанная с фундаментной плитой перевязывается с горизонтально уложенной между блоками. При печати на фундаменте горизонтально уложенная арматура между слоями перевязвается с вертикальной в армопоясах.

    Как видите, печатать дом совсем не сложно. Нужно только всё делать ПРА-ВИЛЬ-НО!

    И последнее: Не поленитесь отбирать пробы. Испытание в лаборатории контрольных образцов позволит Вам убедиться в качестве аддитивного строительства!

    Удачи!

    Источник: http://www.specavia.pro/articls/stroitelnaya-pechat-rekomendacii-1/

    3dtoday.ru

    Строительная 3D печать. Малоформатное оборудование. Практические рекомендации.

    Приветствуем уважаемых читателей портала 3DToday.

    Материала для статей накопилось много, а публикаций мало, поэтому не будем писать длинное вступление и сразу приступим к делу.

    По традиции - в начале видео, а потом текст для тех у кого нет возможности просмотра видео или включения звука.

    Давно никого не удивишь тем, что дом можно напечатать на принтере. Однако живьём такое оборудование видел далеко не каждый интересующийся. О том какие строительные принтеры бывают и как с ними работать мы расскажем Вам в этой статье. Конструктив принтеров может быть разным: это принтеры, работающие в угловых координатах с поворотной стрелой — выглядят они как башенный кран.

    Есть строительный принтер «дельта», те, кто занимается FDM печатью, знают такую компоновку.

    Принтер может быть вообще роботом — манипулятором.

    У каждой конструкции есть свои преимущества и недостатки.

    А принципиальное различие в конструкции совсем не важно для основного назначения строительного принтера — в любом случае это инструмент для трёхмерной укладки бетона.

    Самый распространённый тип строительных принтеров сегодня — это портальные установки. Преимущество — простота конструкции, надёжность. Основной недостаток — ограничение в размерах — принтер не может быть до бесконечности большим.

    Линейные размеры существующих портальных машин не вышли пока за рамки 20 метров.

    Строить большие дома прямо на фундаменте такими принтерами совсем не удобно.

    Выход — печатать дом в цехе по частям. Так уже делают многие. Портальные строительные принтеры очень удобны именно для такого производства.

    Так как же быть с размерами? Что лучше — большой принтер или маленький? Разница, скажу я вам, только в рабочем поле принтера. Будете печатать круглосуточно — надо большой. Для односменной работы вполне хватит малоформатного принтера. Малоформатники — самая популярная категория.

    Небольшие размеры — от 4 до 8 метров, простота конструкции и при этом — все это профессиональное оборудование с большим ресурсом.

    Цена — бюджетная даже для малого бизнеса.

    Посмотрим, что они из себя представляют:

    Основание принтера — стойки. Для разных задач высота подъема конструкции различна. Надо печатать высокие изделия — увеличиваем высоту, надо печатать точнее и быстрее — придется уменьшить, сделав конструкцию жёстче.

    На стеновых кронштейнах принтер статичней и удобней. Длинну портальной балки подогнать под помещение не сложно.

    Сама портальная балка — это ось Y принтера. По ней двигается каретка.

    Ось Х — это балки суппортов. По ним перемещаются два суппорта. Привода суппортов синхронизированы.

    Перемещение печатающей головки по вертикали обеспечивает механизм оси Z. Он расположен внутри каретки.

    Вся конструкция при монтаже очень точно юстируется по горизонтали и вертикали.

    Нам нужна точная печать.

    Печатающая головка принтера может быть разной. На принтерах серии 6044 установлена головка с бункером 32 литра. Назначение — печать бетонами разных марок и гипсом.

    Монтируют принтер 2 — 3 человека. Время сборки — 3 часа.

    Для монтажа нужно помещение с высоким потолком, ровным полом и электричеством.

    Обслуживание — минимально: Смазка направляющих, подшипников, мойка головки после смены.

    В привода и аппаратную часть заглядывать не надо. Они необслуживаемые и рассчитаны на весь ресурс принтера.

    Всё шевелится… заправляем бетон .. и поехали!

    Как видите, печатать дома реально и совсем не сложно. Нужно только всё делать ПРА-ВИЛЬ-НО!

    Источник: http://specavia.pro/articls/Stroitelnaja-3D-pechat-Maloformatnoe-oborudovanie-Prakticheskie-rekomendacii/

    3dtoday.ru

    Вместо строительства — 3D-печать / Habr

    Тем временем, в штате Миннесота «коренной американец» Андрей Руденко раздвигает границы 3D-печати, а именно: у себя на заднем дворе методом трёхмерной печати из бетона возводит модель средневекового замка на площади 3х5 метров. В процессе работы прототип бетонного принтера улучшается и обновляется.

    Создавая один из самых больших объектов в области 3d-печати, изобретатель хочет прийти к надёжному способу построения реальных жилых домов, способных выдержать различные погодные условия. Андрей имеет инженерное и архитектурное образования, что позволяет ему экспериментировать и находить интересные решения на пересечении архитектуры и 3d-печати. Замок одновременно представляет собой интересную сложную задачу и прекрасную демонстрацию возможностей принтера.


    Андрей: «Я интересовался подобными технологиями с подросткового возраста. Мои эксперименты начались 20 лет назад, но в то время не было подходящих компьютеров и программ. Только пару лет назад я наткнулся на проект RepRap и снова занялся своей машиной. На постройку и разработку бетонных смесей ушёл год. Дополнительным стимулом послужил природный феномен слоистого песчаника, который я видел в Аризоне во время своей поездки несколько лет назад. В идеале я хочу достичь похожего внешнего вида».


    Поскольку Андрей финансировал проект из собственных средств, эти ограничения также привели к оригинальным инженерным решениям.


    Андрей: «В начале моей работы спонсоры были настроены скептически, поскольку не верили, что проект зайдёт так далеко. Теперь, когда структура готова и возможности принтера очевидны, я планирую устроить аукцион по продаже первого дома. Поскольку это будет первый напечатанный дом, надеюсь это событие привлечёт много внимания».


    Для печати дома требовался большой принтер, поэтому конструировать его пришлось почти с нуля. Несмотря на большую поддержку сообщества RepRap, финальная машина была сделана по оригинальному проекту. Управляется она при помощи Arduino Mega 2560 и специальных шаговых двигателей.


    Андрей: «Для большого принтера пришлось искать специальные двигатели, рассчитанные на большую нагрузку. Лучше всего подошли двигатели компании “Mass Mind”.
    Кроме того, они единственные правильно работали с прошивкой Marlin, и были достаточно мощны для того, чтобы сдвигать с места принтер.


    Я добиваюсь естественного эффекта свободной укладки бетона без необходимости пост-обработки».
    Также Андрей рассчитывает разработать портативную машину для укладки меньших размеров, чтобы её могли позволить себе небольшие строительные компании. «Окончательная цена будет позже, но пока я рассчитываю на $30000-50000, хотя всё сильно зависит от запчастей и типа модели».


    Руденко рассчитывает поставлять компаниям отдельные взаимозаменяемые части принтеров, чтобы компании могли сами собирать себе машину по потребностям. «Я не могу отправить машину целиком, но я могу отправить экструдер, управляющий блок, разные важные части, чтобы люди самостоятельно могли построить свою версию машины».


    Сейчас принтер кладёт примерно 50-сантиметровый слой бетона в день, хотя всё зависит от общего размера конструкции. Обычно слой получается шириной 30 мм и высотой 10 мм, хотя в принципе можно делать любые слои. «Для особых частей типа венцов я уменьшаю высоту слоя до 5 мм, и кое-где уменьшаю скорость печати».


    Конечно, для таких конструкций требуются специальные материалы.
    «Кладка цемента представляет собой сложную задачу – нужно долго настраивать принтер и использовать очень точные пропорции смеси. При тестировании я столкнулся со множеством проблем, (например, закупоривание экструдера), но и обнаружил, что возможности принтера превосходят первоначальные ожидания».

    Также пришлось добавить арматуру в нижние и верхние части стен. Цемент был использован самый обычный. Хотя можно использовать и быстросохнущий, но это выйдет дороже и чуть менее качественно.
    Руденко уверен, что эта технология позволит достичь новых высот в архитектуре и окажется одновременно более энергоэффективной, чем существующие.

    «Я планирую сосредоточиться на развитии этой технологии в строительстве и построить целую международную сеть энтузиастов, с возможностью в будущем предоставлять им наборы «сделай сам» и готовые принтеры».

    Пока, конечно, доступные принтеры для строительства остаются в неопределённом будущем, но изобретатель горит оптимизмом. «Хоть сейчас укладка идёт слоями 30х10 мм, но по простому нажатию кнопки доступно великое множество возможностей».

    На основе полученного опыта, конструктор перестраивает принтер так, чтобы он мог печатать без перерыва 24 часа в сутки до завершения строительства.

    Также планируется доработать конструкцию до возможности печати всего сразу. Башни замка были напечатаны отдельно и их было очень тяжело устанавливать на места. «Я также придумал, как печатать крышу – но пока этот материал подходит только для мест с тёплым климатом».

    Следующий проект – полноразмерный настоящий жилой дом. «Я получаю очень много сообщений, это доказывает высокий интерес к данной новой технологии. Хочу быть уверенным, что на следующем проекте моя команда сможет использовать все достоинства 3d-печати
    Я принимаю предложения от частных лиц и компаний, которым было бы интересно приобрести первый напечатанный дом, и которые готовы обеспечить оплату всех расходов проекта». Также конструктор принимает предложения о сотрудничестве от архитекторов, дизайнеров и программистов, интересующихся 3d-печатью.

    «Я и раньше был уверен, что смогу печатать дома – а теперь у меня есть доказательство. Сейчас я работаю над прототипом, который будет небольшой частью богатого ассортимента разрабатываемых мною принтеров. Мы открываем новую эру в в строительстве. Так много ещё нужно сделать».

    habr.com

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *