3Д принтер для строительства: Топ-6 строительных принтеров для 3D-печати домов

3d печать в строительстве в России, обзор и работа по технологии принтеров в видео

Стремительное развитие аддитивных технологий позволило успешно применить Зд принтер для строительства дома. Послойное наращивание объектов заметно ускоряет возведение зданий, снижает затраты средств и человеческих ресурсов. Наибольших успехов в этой области добились китайцы, американцы и голландцы. Однако достижения российских инженеров занимают здесь далеко не последнее место.

Особенности технологии

Строительство домов с помощью 3D принтера стало реальностью благодаря калифорнийскому профессору Бероху Хошневису – изобретателю технологии Contour Crafting. Главным элементом инновации стал установленный на подвижной платформе экструдер, обеспечивающий послойное наращивание создаваемого объекта. Экструзия контролируется компьютером и производится согласно предварительно созданной трехмерной модели.

Процесс не нуждается в длительной и трудоемкой подготовке. Площадка расчищается и выравнивается с помощью стандартной техники, после чего на ней располагается 3D-принтер. Быстротвердеющая строительная смесь под давлением подается на головку принтера, откуда из сопла равномерно распределяется по рабочей поверхности. Строительные принтеры 3D-Shape в качестве расходного материала используют порошок, который после наслоения связывается, образуя монолитную конструкцию.

В 3D строительстве применяются вращающиеся и дельта-принтеры. Разнообразие бетонных смесей обеспечивает печать элементов различной сложности и размеров. С их помощью создаются декорации, малые архитектурные формы, здания, мосты и пр.

Мелкозернистая строительная смесь, используемая в принтерах, отличается от обыкновенного бетона. У каждой компании, осваивающей 3д строительство, расходный материал изготавливается по собственной рецептуре, которая зависит от особенностей оборудования и специфики возводимого объекта. Отдельным ноу-хау являются пластификаторы, благодаря которой увеличивается подвижность цемента, снижается содержание воды и увеличивается прочность.

Преимущества в сравнении с кирпичным и блочным строительством

По сравнению с традиционным возведением зданий 3D строительство обладает следующими преимуществами:

• На постройку дома с отделкой и коммуникациями требуется средств не больше, чем на аналогичное по площади здание из бруса без внутренних работ. При этом с развитием 3Д-технологий прослеживается тенденция к уменьшению стоимости их применения.
• При возведении 3D-печатного объекта задействовано гораздо меньше людей, чем на традиционных стройплощадках. После подготовительных работ в управлении и обслуживании техники участвуют 1–3 человека. В человеко-часах разрыв между обычным и 3д-строительством достигает 50–80%.
• При подготовленном фундаменте возведение стен по 3D-технологии занимает несколько суток. Основное время затрачивается на установку крыши, отделку и проведение коммуникаций. На сдачу в эксплуатацию быстровозводимых каркасно-щитовых домов уходит не менее месяца.
• Строительный мусор и загромождение окружающей территории – проблема любой стройплощадки. При работе 3д принтера отходы сводятся к минимуму, а некоторые из них после переработки вновь пускаются в дело.
• Благодаря технологии сокращаются затраты на возведение объектов с уникальной архитектурой. При этом сложность создаваемых геометрических форм не отражается на скорости процесса.

Достоинства стройки по объемной технологии относительно стандартному процессу представлены в таблице №1.

Таб. №1

Плюсы 3D-технологии	Минусы традиционного строительства
Высокая скорость, независимо от сложности объекта	Длительность стройки зависит от используемых материалов и архитектурных нюансов
Минимальное количество персонала	Необходимость в значительном количестве специалистов различных профилей, подсобных рабочих и пр.
Чистота на стройплощадке, повторное использование отходов	Захламленность территории, необходимость в последующем вывозе строительного мусора
Низкая стоимость работ	Необходимость в большом количестве специальной техники и транспорта
Оперативный запуск техники на новом месте	Зависимость от климатических условий

Возведение домов с помощью 3D принтера более целесообразно из экономических соображений. При строительстве отпадает надобность в некоторых материалах и процессах, уменьшаются затраты на логистику и пр.

Почему в России еще не все так строят

Несмотря на совершенствование 3Д-строительства и достижения отечественных инженеров, в России они пока не получили должного признания. К главным недостаткам подобного способа относится дороговизна оборудования, а также ограниченность в площади возводимого объекта.

Наиболее известные примеры применения аддитивных технологий ограничиваются частными домами площадью 32 и 300 м², построенными в 2016–2017 годах компаниями Apis Cor и «Спецавиа».

Создаваемое оборудование не всегда соответствует реалиям стройки. Кроме этого, противники технологии утверждают, что с ее распространением люди многих специальностей останутся без работы.

Альтернативы для обычного строительства

Хотя 3Д моделирование пока не может на равных соперничать с традиционными способами строительства, в некоторых областях оно представляет достаточно вескую альтернативу. Инновационный метод способствует оперативному возведению низкобюджетных малогабаритных жилых построек, пользующихся спросом в зонах стихийных бедствий и чрезвычайных ситуаций.

Помимо возведения зданий, 3Д принтеры открывают возможность массового выпуска гаражей, павильонов, ангаров и других объектов, где главным нюансом является не утепление, а оригинальность архитектуры и оперативная готовность к эксплуатации.

Виды принтеров для архитектурных работ

Используемые в строительстве принтеры представлены следующими видами:

• Портальные (XYZ). Представлены рамой с подвижной головкой экструдера. Устройство подачи смеси перемещается по осям XYZ. Высокая точность экструзии обеспечивается шаговыми двигателями. Основное применение оборудование находит при печати отдельных частей зданий и возведении стен, при условии расположения портального принтера внутри строящегося здания. Если площадь объекта соответствует арке экструдера, он сразу печатается целиком.

• Дельтовидные. В отличие от портальных установок, головка дельта-принтера может совершать более сложные перемещения, что выражается в создании сложных геометрических фигур. Для фиксации и движения головки используются гибкие рычаги.

• Роботизированные. Представлены роботами в виде промышленных манипуляторов, которые снабжены экструдерами. Управляются с помощью компьютера. Располагаются в центре площадки, откуда рука-манипулятор доставляет смесь на требуемый участок.

• D-Shape. Относятся к отдельному классу строительного 3Д-оборудования. Вместо раствора здесь используется специальный порошок, который после укладки и уплотнения подвергается пропитке связывающим веществом, подаваемым тем же экструдером.

Большая часть строительных 3Д-принтеров не предназначена для работы под открытым небом. Такое оборудование используется в цехах для печати отдельных элементов, которые впоследствии отправляются на участок возведения здания. Исключение представляют мобильные системы, способные к работе в условиях стройки.

Видео обзоры с реальной работой принтеров

Среди используемых строительных 3Д принтеров наибольшую известность приобрело оборудование китайских, американских и голландских производителей. Особенности и возможности каждого из них можно узнать из соответствующих видео обзоров.

WinSun (КНР). Лидер среди 3Д принтеров. Габариты оборудования по длине, ширине и высоте соответствуют 150Х10Х6 метров. При печати может использовать строительные отходы, представленные стеклом, сталью, цементом. Дебютировал в 2014 году при возведении десяти жилых домов. По сравнению с традиционным строительством WinSun уменьшает трудозатраты на 80%, расход материалов на 60%, а возводимые объекты обходятся вдвое дешевле. Видео:

Китайская компания Winsun напечатала первую пятиэтажку на 3D принтере

Watch this video on YouTube

Apis Cor (США/Россия). Американская компания прославилась созданием робота-манипулятора, который одинаково хорошо зарекомендовал при внутренних и наружных работах. Оборудование отличается компактностью и мобильностью, а также автоматической системой стабилизации. На установку и запуск принтера уходит не более 30 минут. Эффективен при создании сложных архитектурных форм. Видео:

ProTo R 3Dp (Нидерланды). Детище голландской компании CyBe Additive Industries. Отлично справляется с созданием сложных геометрических форм. В качестве расходного материала использует оригинальный раствор CyBe MORTAR, отвердевающий за несколько минут и готовый к вторичной переработке. Выделяется высокой скоростью и экологичностью процесса. Видео:

Не менее интересные проекты представлены французским принтером Batiprint3D, американским DCP и словенским BetAbram.

Причины не дающие заменить панельное строительство домов

Несмотря на ускоренное развитие 3Д строительства, ближайшее время панельные дома, как бюджетный вариант жилья, не утратят актуальности. Не слишком уступая по скорости возведения, панельное строительство независимо от погодных условий. Напечатанный дом требует установки перекрытий. Панельный сразу разделен на комнаты. Кроме этого, аддитивное оборудование по карману далеко не каждой строительной компании.

Явные недостатки любого принтера при масштабном внедрении в постройку домов

Недостатки строительных 3D обосновываются:

• высокой стоимостью;
• чувствительностью к условиям окружающей среды;
• отсутствием единых стандартов.

При возведении жилого дома с помощью 3Д моделирования, необходимо быть готовым к собственноручной прокладке коммуникаций, а также выравниванию и отделке стен.

Чем полезен строительный 3d принтер? — Статьи — Стройка.ру

СОДЕРЖАНИЕ:

Уважаемые читатели федерального портала Stroyka.ru, в нашем уникальном каталоге мы ежедневно актуализируем только проверенные предложения товаров и услуг, мастеров и строителей.  Заходите и выбирайте из широкого ассортимента со всей России. Доставка в регионы. Опт и розница.

Сегодня мы затронем интересную тему применения 3d принтера в строительстве, раскроем все тайны и домыслы, связанные с этим новейшим оборудованием. С помощью наших советов вы выберете и купите самую оптимальную для ваших целей модель. Скорее читайте статью!

Функциональные особенности строительного 3d принтера

Удивительно, но 3d принтеры – это новое слово в науке и технике. Он функционирует на основе аддитивного принципа (от англ. аdd – добавлять, наращивать). Строители сразу взяли на вооружение возможности устройства и активно стали использовать на практике. Изначально в нашей стране с помощью 3d принтера создавались отдельные элементы конструкций (пол, стены и др.), но затем прогресс позволил получить единое строение – дом в городе Ступино. Подрядная организация ApisCor закончили все работы в течение суток. 

Профессионалы всероссийского строительного портала Stroyka.ru рассказывают этапы технологии. Так, с нуля согласовывается дизайн-проект. Он включает в себя компьютерное моделирование, где главную роль отводят искусственному интеллекту. Далее возводится фундамент. Конечно, заданные вами параметры по макетам понимать конфигурацию и положение окон, перекрытий, инженерных отверстий, дверей и т.д.

Что представляет собой строительный 3d принтер? Каждая модель принтера для строительства домов скомбинирована строго под определенное здание. Его основные компоненты: стрела экструдера эксцентрики, платформа, бетономешалка, специальные насосные системы.

Классификация строительных принтеров

В первую очередь нужно определиться, для какой сферы применения 3d принтер потребуется. Здесь не может быть мелочей: вы должны заранее знать, какой тип строения и его конфигурация подразумевается. Соответственно, подбираются габариты принтера, вместимость бетономешалки, модификация сопла. Уникальная разработка 3d принтера для строительства от шанхайских инженеров – WinSun — поражает воображение. Его параметры: 150х10 м. Мощностные характеристики: возведение строения за 48 или 72 часа (высота до шести метров).

3d строительство домов — миф или реальность?

Сегодня соперничают между собой две технологии 3d в строительстве: европейская и китайская. Согласно первой, строительный 3d принтер используется исключительно для производства строительных материалов и комплектующих в различных количествах. Однако само строительство здесь отводится человеку.

Китайские новаторы шагнули дальше. В их понимании проще все делать «под ключ». Поэтому в фокусе внимания – создание при помощи 3-d принтера дешевого и эффективного специального стекловолокна. При его добавлении бетонная смесь приобретала сильные технико-эксплуатационные свойства (например, снижалась теплопроводность). Человеческий фактор при этом – отсутствует на всех этапах печати.

Плюсы и минусы применения 3d принтера в строительстве

• Во-первых, о быстроте технологии стройки 3d наслышан каждый.   Поразительно, насколько облегчается технологический процесс: нет необходимости в привлечении дополнительной рабочей силы, покупки или аренды специальной и дорогостоящей строительной техники и оборудования. Скорость возведения 3d конструкции при этом впечатляет: до сих пор не поставлена точка в вопросе человеческого фактора. Понадобится ли в будущем специалист, который будет следить за всеми процессами 3d строительства домов, или нет, остается пока неизвестным.  Возможно, вы самостоятельно сможете создать дом с нуля.
  
   
• Во-вторых, перспективы для 3d строительства позволят возводить конструкции даже на территориях, где  рельеф достаточно сложный. Профессионалы портала Stroyka.ru внимательно следят за современными тенденциями 3d моделирования.
   
• В-третьих, строгие формулы и технические решения – это ваши верные помощники для воплощения любых самых смелых идей. Кроме того, не нужно переживать: 3d принтер делает идеально ровные рабочие поверхности (стены, потолок, пол), даже фундамент и все элементы – несущие, опорные. Кстати, метрах учитывается максимально точно.
   
• В-четвертых, поверхности гладкие.
   
• В-пятых, возможность создавать мельчайшие детали.
   
• В-шестых, как правило, во время работы какие-либо профилактические мероприятия (простив сбоев, перегрева, расслаивания и др.) – отсутствуют.
   
• В-седьмых, вы можете не отказывать себе в выборе подходящих материалов. Например, металлы, пластик, нейлон, стекло, керамика.
   
• В-восьмых, если ваша строительная площадка, то принтер отлично впишется, ведь у него нет никаких лишних нависающих или поддерживающих элементов и структур.

• В-девятых, вы можете сами планировать строительную кампанию, ведь своими руками сможете возвести дом, дачу или загородный коттедж. 

Теперь о слабых сторонах 3d принтера.

• Конечно, специалисты подчеркивают, что пока не изобретена модель, которая бы позволяла серьезно экономить денежные средства: расход электроэнергии вас может огорчить. Кроме того, оборудование быстро приходит в негодность, требует дорогостоящего обслуживания и ремонта.
  
   
• Еще одним минусом отмечается узкая направленность: еще не поступил в продажу универсальный 3d принтер, который бы охватывал полный цикл работ. Некоторые модели, представленные на рынке, имеют невысокую прочность готовых строений. Поэтому остерегайтесь подделок. Покупайте только у сертифицированных производителей и посредников. Иногда можно неожиданно столкнуться с тем, что использовать придется исключительно узкий набор материалов (например, фотополимеров), а также подкреплять финиш интересной процедурой – ультрафиолетовой засветкой.
   
• Строительную площадку, как правило, придется очищать (особенно от попадающих в окружающий воздух частиц порошка).
   
• Многие потребители сталкиваются с настоящей проблемой: усадка оказывается катастрофической (до 50%). А значит, придется подвергнуть корректировке первоначальные подсчеты.

Производители 3d принтеров

На современном отечественном строительном рынке производители 3d принтеров для строительства домов пока только делают свои первые шаги. Сложно найти компании, которые этим занимаются серьезно, и производство поставлено на поток. Скорее, сегодня рассматриваемые изделия – товар штучный. По положительным отзывам потребителей организации СпецАвиа можно доверять. Ее представители смогли не только изобрести модель, но и отладить ее серийный выпуск.

Ее прямым конкурентом считается словенская компания BetAbram. Она прочно закрепилась на рынке, благодаря широкому ассортименту. Правда, цены на их принтеры «кусаются». Однако это все-таки дешевле, чем традиционное строительство. Посудите сами: модель Р1 этого бренда легко справится с возведением здания на 144 м2. А вот высота самого изделия – до трех метров.

Хотим рассказать о том, что такой  в сопло прибора добавляется  специальный полимер. Главные ингредиенты состава Saltygloo: соль, клей.

Удивительно, но готовая строительная 3d конструкция очень легкая, что хорошо при транспортировке и монтаже. Однако ее прочность и влагостойкости может соперничать  с – цементной. Этот материал идеален для перегородок, внутренних стен и др.

Подводим итоги

Одним из новых изобретений, введенных в эксплуатацию в XXI в., является 3d принтер – приспособление, способное печатать трехмерные физические модели. Данное устройство способно строить дома в натуральную величину, создавая их слой за слоем. Разумеется, принтеры для строительства домов обладают куда большими размерами, чем обычные принтеры для распечатки каких-либо документов. В настоящее время используются экспериментальные модели строительных 3d принтеров – они работают с цементом, гипсом и иными материалами.

Строительный 3D принтер доставляют на место его работы с помощью особого тягача. Для него укладывают рельсы, на которые его помещают с помощью крана. Перед этим выполняются кое-какие подготовительные работы – выравнивание территории, создание фундамента. Автономно 3d принтер для строительства домов работать не может – его действиями управляет обученный персонал. Чтобы данный агрегат мог выполнять свои задачи, ему необходимо значительное количество строительного раствора – его обычно подвозят в специальном автотранспорте.  

Создание дома с применением 3d принтера занимает куда меньше времени, чем постройка его традиционным способом. С помощью такого агрегата можно застраивать целые кварталы всего за несколько месяцев. Данный принтер можно эксплуатировать при плюсовой температуре (выше 10 градусов). В настоящее время строительные 3d принтеры пока ещё не делают полностью готовые к заселению людьми дома со всеми коммуникациями – в создаваемых ими каркасах придется произвести кое-какие работы и вручную. Производством таких агрегатов занимаются фирмы из Китая, Нидерландов, Словении.  

Дорогие читатели всероссийского строительного портала Stroyka.ru, мы ознакомили вас с темой применения 3d принтера в строительстве, проанализировали  все нюансы выбора, достоинства и недостатки, снабдив всю информацию фото. Теперь ознакомьтесь с видео. И отправляйтесь в специализированные магазины или на сайты для покупки действительно надежного прибора, который прослужит долгие годы.  Дружите с нами в соцсетях!

Видео 3d принтер печатает дом

Прочтений: 6509 Распечатать Поделиться:

Facebook

Twitter

Мой мир

Вконтакте

Одноклассники

Что лучше — МДФ или ДСП? Характеристики МДФ и ДСП. Плюсы и минусы, области применения.

древесно-стружечная плита (ДСП) панель МДФ ламинированная панель МДФ строительство деревянных домов строительство домов, коттеджей строительство конструкций строительство жилых домов ремонт ванной ремонт квартиры ремонт паркета ремонт коттеджа косметический ремонт строительство павильонов строительство зданий строительство беседок общестроительные работы МДФ капитальный ремонт строительство дач

28.08.2020 | Стройка.ру

Без качественных и надежных строительных инструментов вы не сможете довести до логического завершения ремонт, отделку любой сложности. По многочисленным просьбам мы подготовили профессиональную статью о перфораторе и ударной дрели. Читайте скорее и применяйте на практике!

дрель ручная пневмодрель пневмошуруповерт шуруповерт электрический электродрель косметический ремонт строительство зданий капитальный ремонт

27.08.2020 | Стройка.ру

В статье профессионалы строительного портала Stroyka.ru проанализировали основные моменты, связанные с возведением домов, дач, загородных коттеджей.

строительство домов, коттеджей строительство конструкций строительство жилых домов получение разрешения на строительство строительство зданий строительство промышленное

18.06.2019 | Стройка.ру

Крыша является одной из важнейших составляющих дома, не только с технической, но и с эстетической точки зрения. В целом, возможные варианты кровли можно разделить на скатные крыши и совмещенные крыши. Скатная крыша позволяет обустроить чердак, что определенно является ее серьезным плюсом. Одним из лучших видов такой крыши является полувальмовая крыша, так же называемая иногда голландской.

крепеж кровельный кровля наплавляемая кровля рулонная кровля фальцевая монтаж кровли строительно-техническая экспертиза

16.05.2019 | Стройка.ру

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

Преобразование мира печати с помощью строительство 3d-принтер

О продукте и поставщиках:

строительство 3d-принтер - это компьютерные устройства, которые позволяют печатать трехмерные объекты. строительство 3d-принтер очень полезны как для профессиональных целей, так и для создания собственных поделки в домашних условиях. Alibaba.com выдвигает. строительство 3d-принтер от всех известных брендов со специальными предложениями для постоянных клиентов. 
строительство 3d-принтер получают цифровые данные от процессора, как и традиционные принтеры. Разница заключается в выводе, при котором традиционные принтеры печатают на бумаге и. строительство 3d-принтер дают прочный трехмерный материал. Эти 3D-распечатки, сделанные пользователем. строительство 3d-принтер выполняются путем наложения слоя на слой в соответствии с цифровым изображением объектов. Это делается путем вытягивания расплавленного пластика через тонкое сопло и точного перемещения под управлением компьютера. 
3D-принты позволяют лучше визуализировать результат, следовательно, доказывать свою эффективность. строительство 3d-принтер, чтобы найти широкое применение в медицине, производстве, обороне и т. д. строительство 3d-принтер упрощает создание прототипов конструкций, предоставляя больше возможностей для модификаций и инноваций. продуктов. Эволюция. строительство 3d-принтер помогла нескольким отраслям, таким как автомобилестроение, производство медицинского и оборонного оборудования, а также многим другим отраслям, значительно сократить расходы. 
Работая с миллионами клиентов, Alibaba.com понимает необходимость по стандартному качеству и цене. Посетите сайт, чтобы ознакомиться с продуктами всех марок и всех ценовых категорий. Это сегрегация. строительство 3d-принтер на основе их функций позволяет пользователю выбирать удобные для карманного компьютера продукты с желаемыми характеристиками. Для всех, кто считает, что качество и цена идут рука об руку, Alibaba.com - это имя, которое ломает это представление.

В Германии напечатают на 3D-принтере жилой трехэтажный дом :: Жилье :: РБК Недвижимость

После завершения строительства квартиры в необычном здании будут сданы в аренду

Фото: PERI

В Баварии началось строительство самого большого в Европе жилого дома, напечатанного на 3D-принтере. Проект разработали девелоперские компании Peri и Cobod, сообщает журнал DesignBoom.

Материал под названием i.tech 3D, который используется для печати жилого здания, разработан компанией HeidelbergCement. Принтер BOD2 возводит 1 кв. м стены за пять минут, говорится в заметке.

Фото: PERI

Здание жилой площадью 380 кв. м включает в себя пять квартир на трех этажах. После завершения строительства четыре из них будут сданы в аренду, а одну планируется использовать в качестве демонстрационной, следует из публикации.

Российская компания Apis Cor год назад завершила строительство самого большого в мире здания, напечатанного на 3D-принтере. Оно расположено в Дубае и предназначено для размещения офисов.

Читайте также Каким будет первое в мире 3D-комьюнити

Автор

Вера Лунькова

Стартапы с технологиями 3D-печати снизят стоимость жилья и время строительства

Стартапы с технологиями 3D-печати снизят стоимость жилья и время строительства

Компании из Дании COBOD и PERI напечатали на 3D-принтере стены четырех домов за четыре дня на недавней выставке bautec 2020 в Берлине. В течение четырех дней эту демонстрацию Tour de Force посмотрели тысячи посетителей. Если быть точным, компания напечатала стены для 3,5 домов и два логотипа Bautec со скоростью восемь квадратных метров в час.

COBOD — одна из наиболее перспективных компаний 3D-печати в сфере строительства, которая вместе с PERI намерена в реальном времени продемонстрировать альтернативу традиционным методам, применяемым в бетонном строительстве. В традиционном строительстве сроки выполнения заказов трудно прогнозировать и контролировать, и есть проблемы с транспортировкой за пределы площадки и с безопасностью на площадке. Весь процесс часто очень расточителен для глобальной экологии. Гражданские инженеры используют процедуры литья или сборного железобетона на строительной площадке, чтобы создавать конструктивные объекты, поддерживающие мосты, дома и здания. Материалы, как правило, обычного портландцемента. Альтернативы этим методам широко рекламировались в отраслевой прессе и других публикациях, но COBOD и PERI первыми продемонстрировали 3D-печать дома в режиме реального времени перед 30 тыс. человек.

Используя один из строительных 3D-принтеров COBOD: BOD2 3D, COBOD и PERI печатали с 9 до 17 часов во время выставки. Цель заключалась в том, чтобы продемонстрировать надежность их 3D-печати в масштабах строительства. В первые три дня группа успешно напечатала небольшой дом. В последний день выставки bautec руководители выставки попросили COBOD и PERI распечатать несколько логотипов Bautec, что они и сделали.

Принтер COBOD BOD2 является модульным с шагом 2,5 метра и достигает 10 метров в высоту и 15 метров в ширину. Длина BOD2 увеличивается до бесконечности или до тех пор, пока это необходимо. Он печатает со скоростью 100 см/сек. Ограниченные рамками выставочной обстановки, COBOD и PERI напечатали дома с тремя спальнями со стенами примерно 4 на 4 метра с более медленной скоростью 25 см/ сек. Частично причиной более медленной настройки было соответствие директиве ЕС по машиностроению и робототехнике. Директива требует, чтобы вокруг принтера был установлен защитный забор, если аппарат будет печатать с максимальной и наиболее эффективной скоростью. Отказавшись от ограждения для выставочных целей, COBOD и PERI выбрали открытый, без ограждения дисплей с BOD2, работающим на более медленной скорости.

Генрик Лунд-Нильсон, генеральный директор COBOD, заявил, что компания достигла своей цели на выставке, но цель компании — печатать со скоростью 20 квадратных метров в час. При такой скорости принтер COBOD может напечатать дом большего размера, чем тот, который был напечатан в Bautec за 24 часа.

3D-принтеры в строительстве уже начали применяться в реальности. Недавно, Icon, стартап из Остина, штат Техас, который также разработал собственный 3D-принтер строит шесть небольших домов под названием Community First! Village. Также Icon использует эту же технологию для строительства домов в Мексике для людей живущих в условиях крайней нищеты, создав первый в мире квартал с помощью 3D-печати.

 

Компания считает, что 3D-печать может существенно снизить стоимость жилья, так как принтер может работать автономно и непрерывно, это наиболее быстрый способ сборки. При этом, дома можно строить разных дизайнов с использованием цифровой схемы.

Несмотря на то, что технология находится на ранней стадии развития, в конечном итоге можно будет напечатать дом за половину стоимости традиционного строительства и за половину времени, благодаря автоматизации в сочетании с низкой стоимостью материала.

Icon, молодой стартап из Соединенных Штатов, провел всего один раунд финансирования и привлек $9 млн, где основным инвестором выступила компания Oakhouse Partners в октябре 2018 года.

Развитие направления 3D-печати происходит по всему миру, в конце января в Дубае было построено самое большое в мире здание, площадью 640 квадратных метров с помощью этой технологии. Строительством этого здания занялась компания Apis Cor. Временный офис Фонда будущего Дубая был построен за 17 дней и стоил около $140 тыс.

Apis Cor также разработала собственный 3D-принтер, провела обширные исследования и разработки для тестирования своего материала на основе гипса, который используется для стен и конструкции. Здание в форме дуги, которое построила компания, дало Дубаю и его администрации доказательство того, что их стратегия 3D-печати будет успешной. Мохамед Аль Гергави, министр по делам кабинета Объединенных Арабских Эмиратов, утверждает:

«Исследования показали, что технология может сократить время строительства на 50-70%, а затраты на рабочую силу на 50-80%».

Apis Cor, стартап из Бостона, штат Массачусетс, основанный в 2014 году провел раунд долгового финансирования, где привлек $3 млн, основным инвестором выступила компания Rusnano Sistema Sicar.

Примеров когда стартапы начинают внедрять технологию 3D-печати в индустрию появляется все больше, и эта новая технология значительно изменит отрасль строительства, снижая стоимость жилья, делая его более доступным и персонализированным для людей.

оборудование и материалы (часть 1)

«Способ строительства жилья не изменялся последние 10 тысяч лет — самые старые постройки также используют столбы и балки. Но это далеко от того, что реально существует в природе»,  — считает Платт Бойд (Platt Boyd), основатель проекта Branch Technology (США).

Сегодня строительная промышленность, возможно, стоит перед самым большим выбором будущих направлений развития. Основные причины — демографические изменения (к 2100 г. население планеты достигнет 11 млрд жителей) и растущая глобальная урбанизация (на 2017 г. половина населения живет в городах, к 2050 г. число горожан достигнет 75 %). Традиционные методы строительства не смогут решить возникающие задачи и проблемы. Поэтому требуются новые подходы к строительству жилья и инфраструктуры жилых районов.

Широкое обсуждение аддитивных технологий в последние несколько лет привело к появлению различных приложений АМ (аддитивного производства) в строительстве. Появилось немало разработчиков таких приложений и проектов с их использованием по всему миру. В их числе как энтузиасты-одиночки, так и большие команды, включающие архитекторов, строителей, инвесторов, университеты и крупные производственные компании.

Объем мирового строительного рынка огромен (табл. 1). При этом рынки развивающихся стран показывают темп развития 5,3 %, рынки развитых стран — 2,2 % в год. Наиболее привлекательные регионы для строительства — Ближний Восток и Африка, Южная Америка. Строительство сегодня является одной из самых ресурсозатратных отраслей производства. Оно расходует 36 % энергии, 30 % сырьевых материалов, 12 % питьевой воды (на примере США). В то же время строительство имеет крайне неэффективную низкую производительность даже в таких странах, как США, Великобритания, Сингапур и Гонконг.

Таблица 1. Объем мирового строительного рынка

Год	Трлн долларов	Средний темп роста, % в год
2010	7,4	3,1
2015	8,5	3,8
2020	10,3	3,9

Посмотрим, как новые технологии и новые материалы для них способны кардинально изменить ситуацию. Будем рассматривать только те технологии, которые можно отнести к аддитивным (АМ).

Технологии 3D-печати в строительстве

Сущность 3D-печати строительных конструкций заключается в послойном отвердении строительной смеси по 3D-модели, подготовленной методом компьютерного 3D-моделирования (рис. 1).

Рис. 1. Портальный принтер в работе (S-6044 Long компании «Спецавиа»)

Модель в формате STL или SLC разбивается на слои программой подготовки рабочего файла, который затем отправляется на 3D-принтер для печати. Печатающая головка принтера, двигаясь вдоль направлений X и Y, печатает рисунок сечения модели строительной смесью, например, бетоном, гипсом или каолиновыми смесями. При завершении слоя головка поднимается вдоль направления Z на толщину нового слоя, печатает новый слой, и так до завершения построения изделия.

Печатающая головка конструктивно состоит из бункера (накопителя) с мешалкой, шнекового экструдера (не исключено применение других видов, в том числе и роторного), который формирует необходимый слой бетона (рис. 2). Во время печати можно оперативно корректировать геометрию выдавливаемого слоя, изменять скорость печати, добиваясь максимального качества.

Рис. 2. Печатная головка принтера

Все исходные компоненты смешиваются в подобранном соотношении в растворных мешалках или специальных станциях до получения однородной массы. Затем полученная смесь подается в печатающую головку 3D-принтера. Вес замеса от 10 до 100 кг. Подача готового раствора в головку может производиться в ручном режиме и автоматически. Рабочая смесь может замешиваться непосредственно в печатающей головке, что актуально для быстрой печати или для печати с нависаниями с использованием быстротвердеющих составов.

Армировать изделия можно следующими способами: добавлять в бетонную смесь фиброволокно, укладывать арматуру между слоями во время печати, армировать полости изделий с последующей заливкой этих полостей бетоном. Для армирования лекальных полостей идеально подходит композитная арматура, что значительно уменьшает себестоимость строительства.

После завершения печати печатающая головка извлекается из 3D-принтера и очищается мойкой высокого давления. Сформированное небольшое по размерам изделие остается на поддоне и может сушиться в естественных условиях либо подвергаться нагреву до набора прочности при более высоких температурах. При печати каолиновыми смесями с использованием глины и шамота предполагается последующий обжиг изделий. При печати непосредственно на строительной площадке фундамента или стен следует выдерживать необходимые сроки, чтобы бетон набрал нужную прочность.

С помощью 3D-печати могут быть изготовлены строительные конструкции и другие бетонные и гипсовые изделия сложной геометрии. При этом значительно сокращается время цикла от проектирования до производства (примерно в 8–12 раз), происходит экономия средств и времени за счет отсутствия опалубки, которую обычно приходится изготавливать заранее под каждую конкретную строительную конструкцию.

В зависимости от конструкции строительные 3D-принтеры можно разделить на следующие типы:

1. Портальные — в которых печатающая головка перемещается по направляющим в пределах рабочей зоны, ограниченной по площади (X, Y координаты) опорами и по высоте (Z) — расстоянием до головки при ее максимальном подъеме. Пример — принтеры компаний Winsun (Китай) и ООО «Спецавиа» (АМТ — резидент Сколково, Россия) — рис. 3, 1 соответственно.

Рис. 3 Портальный 3D-принтер компании Winsun (Китай)

2. Разновидность портальных принтеров с так называемым Дельта-приводом головки. Идея нашла широкое применение в пластиковых 3D-принтерах, работающих по технологии FDM. Пример — принтеры компании WASP (Италия) — рис. 4.

Рис. 4. Образец структуры из биополимера (FILOALFA), который печатается с головкой SPITFIRE на 3D-принтере дельта типа

3. Мобильные 3D-принтеры, когда 3D-принтер оснащен рукой-роботом и установлен на шасси, которое может перемещаться самостоятельно или с помощью крана (рис. 5).

Рис. 5. Роботизированный комплекс на шасси компании Branch Technology, США

4. Роботизированные комплексы: оснащены рукой-роботом Kuka, ABB и других производителей. Робот может перемещаться в пределах рабочей зоны по направляющим рельсам (рис. 6). При этом зона застройки практически не ограничена.

Рис. 6. Роботизированный комплекс с перемещением по рельсам компании Branch Technology, США

5. Гибридные конструкции:

•   комбинация портального 3D-принтера и робота (компания Contour crafting corporation (CCC), рис. 7)
•  управление печатающей головкой (с использованием полярных координат) и перемещением по высоте происходит за счет использования телескопического устройства (рис. 8, компания Apis Сor).

Рис. 7. Роботизированный комплекс, оснащенный печатной головкой и манипулятором для укладки элементов дома (компания ССС, США)

Рис. 8. 3D-принтер компании Apis Сor с телескопическим устройством

6. Комплекс для печати сетчатых структур — рука-робот для подачи металла (рис. 5) или пластика (рис. 6).

7. 3D-принтеры большого формата для печати элементов декора, оформления фасадов, входных групп, окон и элементов интерьера, работающие по технологии FDM с использованием широкого круга термопластиков (Россия, ООО «Спецавиа»).

Первые теоретические разработки по использованию роботов в строительной отрасли появились под руководством профессора университета Южной Калифорнии в США Behrokh Khoshnevis еще в 1996 г. Его команда в дальнейшем представила три новые технологии под названием Contour crafting (CC).

Преимущества их применения очевидны — наряду со снижением в 5 раз затрат на коммерческое строительство, отсутствием отходов стройматериалов, сокращением времени изготовления акцент по затратам переносится с физической работы на интеллектуальную (табл. 2). А это означает, что строительство становится рынком для потребителей, когда семья может сама проектировать будущий дом для проживания. А также взять в лизинг оборудование СС в ближайшем магазине стройматериалов и в соответствии с инструкцией построить свой дом. Более того, впервые в строительной отрасли можно привлекать труд женщин и пожилых людей для участия в конструировании. В настоящее время СС-технологии могут использоваться для строительства малобюджетного жилья и временного жилья для пострадавших и спасателей в зонах стихийных бедствий и военных конфликтов.

Таблица 2.

Стоимость в % от традиционного строительства	Основной вклад	С применением технологий CC
20—25%	Финансирование	Короткая продолжительность проекта с быстрым выходом на рынок резко снижают стоимость проекта
25—30%	Материалы	Отсутствие отходов при строительстве
45—55%	Работа	Существенно снижен ручной труд. Физическая работа заменена интеллектуальной. Женщины и пожилые работники могут впервые найти новые возможности по работе в строительстве

В начале 2018 года компания Contour Crafting Corporation планировала выпустить первую серию роботизированных 3D-принтеров для строительной индустрии. Серийное оборудование имеет рабочую зону 8×13 м и может быть увеличено по запросу заказчика. Вес комплекса менее 300 кг, что значительно легче традиционных строительных машин. Оборудование может быть доставлено заказчику и на строительную площадку обычным грузовиком, причем при необходимости в стандартный морской контейнер помещается несколько комплексов. Два подготовленных специалиста могут контролировать процесс строительства.

Технология сетчатых металлических форм — МММ (Mesh Mold Metal)

Платт Бойд — основатель проекта Branch Technology, предложил создавать сетчатые структуры с помощью роботизированного комплекса (рис. 6). Комплекс представляет собой робот KUKA на платформе, которая может перемещаться по направляющим рельсам длиной 10 м и печатать из ABS-пластика стены для выставочного стенда компании. Начав опыты с роботом с рабочей зоной 1,3×1,3×1,0 м, сейчас компания использует робот KR90 и способна строить структуры с размерами 8,25×19,1×2,1 м в объеме 324 куб. м.

Платт в течение 15 лет работал в архитектурном бюро в Алабаме и уже тогда начал интересоваться более естественной формой строительства. Он даже стал собирать коллекцию изображений природных форм под названием Beautiful and Amazing Collection (рис. 9) и использовать их в архитектурных проектах. Пример жилого комплекса (рис. 10) показывает одно из решений. Дом разделен на две зоны – дневную и ночную с двумя огромными окнами в торцах и промежуточной подсветкой посередине.

Рис. 9. Фото из коллекции Beautiful and Amazing Collection

Рис. 10. Пример жилого комплекса

В 2013 г. он пришел к пониманию того, что нужно использовать не одни только послойные технологии выращивания объектов, а, как и в природе, требуется симбиоз различных решений, технологий строительства. Первое открытие он сделал на выставке того же года, когда не нашел ни одного решения использования роботов для печати стен. Другое открытие касалось возможности архитекторов создавать любые формы для элементов здания. Более того, он убедился, что сетчатые структуры панелей более прочны в сравнении, например, с традиционными деревянными панелями уже при добавлении только пены (примерно на 30 %), а при нанесении бетона на внешнюю поверхность панели ее прочность аналогична прочности цельной бетонной стены такого же размера (рис. 11, 12). При этом панели очень легкие. Так, пластиковая стена весом 0,7 кг выдерживает нагрузку в 700 кг, а пластиковая стена весом 1,1 кг с нанесенной пеной — вдвое выше: 1400 кг.

Рис. 11. Устройство сетчатой структуры стены

Рис. 12. Сетчатая структура с пеной выдерживает значительную нагрузку

Какой видится перспектива метода компании Branch Technology? 3D-печать рассматривается только как основа для создания сетчатых структур-матриц для стен зданий с любой сложной геометрией. Далее могут использоваться традиционные строительные материалы: для внутренней отделки — пена и гипсокартон; на внешней поверхности применяется бетон и далее любые отделочные материалы (кирпич, штукатурка и т. д.). Для реализации этой идеи планируется создать производство крупноразмерных отдельных элементов стен по запросам клиентов со всего мира и далее доставлять их заказчикам. А уже на месте из этих элементов собирается готовый объект с использованием традиционных технологий и материалов. Мнение Платта о возможности использования робота на строительной площадке однозначно: «Пока высокотехнологичное производство недостаточно надежно, чтобы выжить на открытом воздухе». Один из важнейших моментов: получение международных строительных сертификатов и использование технологии в строительстве — процесс долгий. Поэтому пока компания объявила конкурс на дизайн зданий, которые будут строиться методом сотовой сборки.

На конференции «Цифровое производство из бетона» (ETH) в Цюрихе (май 2017 г.) группа авторов (Nitish Kumar, Norman Hack, Kathrin Doerfler и др.) представила доклад «Проектирование, разработка и экспериментальная оценка применения роботизированного комплекса в нестандартном строительстве». В нем описывается технология роботизированного производства стальных сетчатых структур произвольной формы с разными размерами ячеек, которые могут быть использованы как арматура и как опалубка (рис. 13). Технология получила наименование Mesh Mold Metal (MMM) — сетчатая металлическая форма. Она позволяет интегрировать арматуру в конструкцию естественным образом, в то же время решается проблема появления так называемых холодных стыков. Так как бетон заливается одновременно, условия гидратации будут одинаковы для всей конструкции.

Рис. 13. Пример сетчатой структуры с различной кривизной по разным направлениям для последующего заполнения бетоном без опалубки и головка робота для ее создания

Размер ячеек сетки, их плотность и расстояние между соседними поверхностями структуры определяются из тех соображений, что свежий бетон должен заполнять весь объем структуры, но при этом не выходить наружу через боковые ячейки. Опытным путем было установлено, что оптимальный размер ячейки для проволоки размером до 4 мм составляет 10–15 мм. Для повышения производительности нужно увеличить диаметр проволоки до 6 мм, соответственно, будет увеличен и размер ячеек. Пример готовой структуры, залитой бетоном, показан на рис. 14.

Рис. 14. Пример сетчатой структуры, заполненной бетоном с ручной финишной отделкой

В 2018 г. планируется построить пилотный демонстрационный проект размерами 13 м в длину и 3 м в высоту. Это будет реальная стена будущего двухэтажного дома. Концепция сочетает в себе мобильность, гибкость, автономность, модульное построение, построение объекта в заводских условиях (рис. 15).

Рис. 15. Использование роботов для построения сложных пространственных структур

В другой работе, представленной на той же конференции в Цюрихе, автор К. Менна из университета Неаполя изложил некоторые принципиальные положения, которые необходимо рассматривать при использовании АМ-технологий в строительстве.

В частности, он запатентовал четырехшаговую процедуру подготовки 3D-печати балки как основы любого строительства.

1. Заданный вид балки (рис. 16).

Рис. 16. Модульная модель арки и профиль вулкана Везувий — как основа дизайна пролета моста

2. Переменные высоты поперечного сечения.

3. Разбиение балки на сегменты.

4. Оптимизация топологии и конфигурации арматуры.

А также он сформулировал требования к материалу из бетона:

1. Свежеприготовленный: применимость — возможность смешивать и подавать насосом в течение требуемого промежутка времени; возможность экструдирования — поддержание непрерывного потока материала; пригодность к строительству — не «плывет» и выдерживает нагрузку в несколько слоев после экструзии;

2. Затвердевший: анизотропия — механические свойства зависят от направления печати и размеров поперечного сечения.

В примере построения пешеходного моста за основу взята модель арки «Везувий» (рис. 16) по аналогии с природным профилем.

Оптимизация проводилась по следующим параметрам:

минимальный вес при минимальном прогибе при полной нагрузке;
•  напряжение на сжатие;
•  количество сегментов;
•  толщина слоя бетона при построении;
•  конфигурация усиления металлическими стержнями;
•  взаимное влияние крепления сегментов друг на друга;
•  экономия бетона, времени и стоимости.

Элемент балки и балка в сборе показаны на рис. 17, 18.

Рис. 17. Сегмент арки моста (время построения 10 минут)

Рис. 18. Арка моста в сборе с металлическими усилениями

Рис. 19. Вклад в конечную стоимость построения с использованием опалубки

Следует отметить, что если первые попытки роботизации в строительстве (Япония, 1980-е) были направлены на автоматизацию или замену ручного труда, то нынешняя ситуация с внедрением роботов предполагает их использование архитекторами для создания сложных нестандартных конструкций из бетона как основного строительного материала. Из диаграммы (рис. 19) видно, что при традиционном способе более 58 % стоимости построения приходится на опалубку и работы по ее установке и снятию.

Материалы

В качестве расходных материалов для строительных 3D-принтеров можно использовать готовые сертифицированные смеси (рис. 20) промышленного производства, или готовить самостоятельно на основе доступных компонентов, или использовать местные строительные материалы типа песка или вулканических пористых пород.

Рис. 20. Сертифицированные строительные смеси для 3D-принтеров (РФ)

После специальной обработки и использования специальных добавок можно получить недорогие строительные материалы для 3D-печати применительно к региону, где планируется использовать 3D-принтер. Это особенно актуально для реализации грандиозных проектов по ликвидации трущоб в мегаполисах Латинской Америки, Индии и др. Рабочим материалом для строительных 3D-принтеров служат следующие материалы: цемент (портландцемент), песок (двуокись кремния, оливин, хромит, циркон, глинозем, муллит, кварцевое стекло, шамот), гипс, модифицирующие добавки, пластификаторы, антизамерзающие добавки, фиброволокна, ускорители (замедлители) отвердения и вода.

Основной строительный материал — армированный бетон. Он хорошо работает как на растяжение, так и на сжатие, при этом имеет низкую стоимость и широко распространен. У него давняя история в архитектуре, связанная с именами Le Corbusier, Eero Saarinen или Pierluigi Nervi. К сожалению, использование традиционной опалубки при строительстве объектов со сложной геометрией составляет до 75 % стоимости строительства. И чаще всего эта опалубка одноразовая.

Геополимерные смеси для экологически чистого бетона были разработаны компанией Renca, основанной предпринимателями из Челябинска Андреем и Мариной Дудниковыми. Геополимерная технология была открыта французским химиком Джозефом Давидовичем в 1978 году и сейчас продолжает изучаться в созданном им же Институте геополимеров (Institut Géopolymère). Из-за своей структуры геополимеры устойчивы к огню, а также ко многим растворителям и агрессивным средам. Благодаря этим качествам они часто применяются в сфере строительства. Например, в 2014 году компания Wagners построила из геополимерного бетона аэропорт в городе Брисбен (Австралия), а затем создала геополимерные плиты-перекрытия для Квинслендского университета. Кроме того, геополимеры можно использовать для восстановления подземных коммуникаций: американская компания Milliken при помощи роботов разбрызгивает геополимерную пену GeoSpray внутри старых сточных труб, таким образом восстанавливая их и защищая от внешних воздействий.

По сравнению с обычным (портландцементным) бетоном геополимерный бетон более экологичен: он не требует использования ископаемых ресурсов, во время его производства затрачивается в 10 раз меньше электроэнергии и выделяется на 90 % меньше углекислого газа. Кроме того, геополимерный бетон устойчив к огню, кислотам и обладает хорошей водостойкостью. По словам основателей «Геобетона», изготовление смеси для 3D-печати на базе портландцемента с аналогичными характеристиками обходится на 30–40 % дороже.

Материал на основе лигнина — искусственная древесина. Специалистами ООО «ЭкоФорм 3Д» разработан и запатентован способ получения композиций из натуральной древесины, лигнина, целлюлозы и композитов на их основе, а также совместно с ГК «Спецавиа» создана пилотная установка для активации древесины и приготовления формовочной массы и разработана технологическая линия (оборудование и технология) для получения из древесного сырья различных изделий строительного назначения и мебели.

Технологическая линия включает в себя малоформатный мобильный принтер марки SD-2020, разработанный и изготовленный ООО «Спецавиа», позволяющий осуществлять 3D-печать изделий строительного назначения и мебели (размер рабочей зоны 2,5×1,6×0,8 м). Принтер смонтирован на базе штатного прицепа к легковому автомобилю. Загрузку и разгрузку принтера (вес 520 кг) легко может сделать один человек при помощи лебедки, входящей в комплектацию прицепа. Принтер оснащен мощными приводами, позволяющими быстро и точно перемещать печатающую головку с накопителем до 32 литров.

Искусственная древесина — это термопластичный композиционный материал на основе натурального лигнина, выделенного запатентованным способом гидротермомеханической (кавитационной) обработки древесины без применения химических реагентов. Исходным материалом для переработки может служить нетоварная древесина (ветки, листья, опилки и др.).

Строительная смесь для печати cодержит зернистый материал с размером зерна более 0,5 мм от 10 до 60 % массы и дисперсный материал с размером зерна менее 0,1 мм от 40 до 90 % массы. Смесь предварительно приготавливают из двух или нескольких компонентов и смешивают до получения однородной массы. Не исключается вариант ее приготовления непосредственно в печатающей головке.

В качестве жидкости используют воду с добавками пластификаторов, фиброволокон и ускорителей (замедлителей) отвердевания, а полученное изделие выдерживают не менее 2 часов с последующей естественной или принудительной сушкой. Дополнительно в смесь можно вводить наполнители, пластификаторы, антизамерзающие добавки, связующие материалы.

Общие положения работы с материалами

Выбор компонентов строительной смеси определяется условиями эксплуатации строительных конструкций и необходимостью получения требуемых физико-механических свойств изделий: плотности, прочности, термостойкости, теплопроводности, устойчивости к механическим воздействиям в условиях значительного градиента температур и т. п.

Размер фракции определяет толщину и ширину слоя смеси, наносимого экструдером. Предпочтительно иметь толщину слоя от 5 до 50 мм. Подбирая гранулометрический состав смеси, изменяя размеры зерен отдельных компонентов, можно добиться необходимых свойств готового изделия.

Смешивание производят в растворных мешалках или специальных станциях до получения однородной массы. В процессе смешения возможно получение более предпочтительного гранулометрического состава порошкообразного материала в результате дополнительного измельчения.

Подача готового раствора в печатающую головку может производиться вручную и автоматизированным методом.

Выбор связующего материала зависит от выбора основных компонентов и добавок. Количество связующих материалов определяется необходимостью обеспечения достаточной прочности получаемого изделия.

Дополнительно могут вводиться пластифицирующие добавки в количестве менее 3%, благодаря чему при меньшем содержании влаги получается необходимая плотная структура с меньшей пористостью и усадкой. Количественное содержание указанных добавок подобрано экспериментальным путем для получения необходимой плотной структуры путем снижения межзеренного трения при уплотнении посредством экструдирования или вибрации. В качестве указанных добавок предлагается использовать, например, кварцевую пыль, оливин, полифосфат натрия, кальцинированную соду и др. Вводить данные добавки можно как в сухом (при смешении компонентов), так и жидком виде (в том числе с раствором солей магния).

Возможности и технические решения. Перспективы АМ в строительстве

Ограничения связаны с отсутствием нормативной базы для использования АM-технологий в строительстве. Поэтому сейчас в большинстве стран разрешено строительство домов не выше второго этажа. Хотя в Дубае, например, планируется до 25 % жилья, в том числе высотного, строить с применением АМ-технологий к 2030 г.

В РФ: конструкционный бетон для строительства высотных зданий по нормативам содержит не менее 20% портландцемента. При использовании АM-технологий это требование выполняется, поскольку материал для принтера нужен только для печати несъемной опалубки при построении многокамерных стен. Одна из камер выполняет функцию армопояса, куда укладывается арматура и заливается затем товарным бетоном нужной марки.

Перспективы АМ можно видеть в новых материалах, таких как самовосстанавливающийся бетон (залечивание трещин), аэрогель (сверхизолирующий материал, 99,98 % воздух), наноматериалы (сверхпрочные, сверхлегкие материалы для замены стальной арматуры), а также в новых подходах к строительству, таких как трехмерная печать и предварительно собранные модули. Все это может снизить затраты, ускорить строительство и повысить качество и безопасность.

Наибольшие перспективы просматриваются в сочетании роботизированных комплексов с традиционными технологиями строительства.

Н.М. Максимов, ООО «Ника-Рус»

Литература

1. www.bkhoshnevis.com
2. www.contourcrafting.com
3. I. Klotz, M. Horman, M. Bodenschatz. A lean modelling protocol for evaluating green project delivery. Lean Constr. J. 3 (1) (2007) 1–18.
4. H. Nasir, H. Ahmed, C. Hass, P. M. Goodrum, An analysis of construction productivity differences between Canada and the United States. Constr. Manag. Econ. 32 (6) (2014) 595–607.
5. M. Molitch-hou, Branch technology is 3D printing the future of construction one wall at a time. https://3dprintingindustry.com/news/branch-technology-is-3d-printing-the-future-of-construction-one-wall-at-a-time-54149/
6. www.branch.technology
7. N. Hack, W. V. Lauer, F. Gramazio, and M. Kohler. Mesh Mould: Differentiation for Enhanced Performance. Rethinking Comprehensive Design: Speculative Counterculture, Proceedings of the 19th International Conference on ComputerAided Architectural Design Research in Asia (CAADRIA 2014)/Kyoto 14–16 May 2014, pp. 139–148, 2014.
8. Norman Hacka, Timothy Wanglerb, Jaime Mata-Falcónc, Kathrin Dörflera, Nitish Kumard, Alexander Nikolas Walzera, Konrad Grasere, Lex Reiterb, Heinz Richnerb, Jonas Buchlid, Walter Kaufmannc, Robert J. Flattb, Fabio Gramazioa, Matthias Kohlera Mesh mould:
an on site, robotically fabricated, functional formwork
9. https://hightech.fm/2017/06/17/geobeton

Статья опубликована в журнале «Аддитивные технологии» № 4-2017.

3D-печать: будущее строительства

Опубликовано 31 января 2018 г. Джейми Д.

В 2004 году профессор Бехрох Хошневис из Университета Южной Каролины попытался создать первую стену, напечатанную на 3D-принтере. С тех пор это нововведение стало популярным, и теперь можно построить дом всего за 20 часов! Профессор разработал 3D-принтер FDM, установленный на манипуляторе робота, который выдавливает бетонные слои вместо пластика для создания 3D-модели.

Эта технология Contour Crafting продемонстрировала все качества, необходимые для использования аддитивного производства на стройплощадках: сокращение затрат и отходов, более высокая скорость строительства, снижение количества несчастных случаев, сложные архитектурные формы и многое другое.Его открытие положило начало 3D-печати в строительстве. Однако он по-прежнему используется гораздо реже, чем некоторые отрасли, такие как аэронавтика или медицина.

Крупномасштабные промышленные принтеры для печати на бетоне могут автономно создавать целые конструкции дома.

Строительные гиганты быстро осознают потенциал 3D-технологий и их влияние на будущее строительства. Ожидается, что рынок 3D-печати из бетона в 2021 году достигнет 56,4 млн долларов, и на это есть веские причины. Все больше и больше компаний открывают для себя новые инновационные проекты.Некоторые из них более футуристичны, некоторые очень реальны в настоящем, например, трехмерный дом Apis Cor, напечатанный за 24 часа. 3D-печать на бетоне быстро развивается и использует различные технологии и материалы, предлагая пользователям множество преимуществ. Однако технология все еще находится в зачаточном состоянии и связана текущими ограничениями.

Какие процессы 3D-печати в строительном секторе?

1 — Экструдеры с роботизированным манипулятором

Метод контурной обработки включает в себя укладку строительного материала для создания крупномасштабной 3D-модели с гладкой поверхностью.Вокруг строительной площадки устанавливаются рельсы, которые служат структурой для направления манипулятора робота. Он движется вперед и назад, чтобы выдавливать бетон слой за слоем. Мастерки кладут сбоку и над соплом для выравнивания выдавленных слоев и обеспечения прочности модели.

В этом процессе нельзя использовать обычный бетон, так как он должен затвердеть, прежде чем вы сможете продолжить процесс. Если бы он был напечатан на 3D-принтере, он не смог бы выдержать собственный вес. Поэтому используется бетон с быстротвердеющими свойствами.

Contour Crafting (компания с тем же названием, что и метод) очень осторожно относятся к своему прогрессу. Однако китайская строительная компания WinSun Decoration Engineering Co описывает ее как способную «украсть все». Эти машины огромны (32 м в длину, 10 м в ширину и 6,6 м в высоту). Это позволяет им печатать на 3D-принтере полные конструкции и собирать их на месте. Это достигается путем смешивания бетона и стекловолокна на месте с последующей печатью. Этот подвиг заставил строителей и строителей осознать аддитивное производство.

Constructions-3D — конкурирующая компания, которая также пытается с помощью этой технологии печатать большие бетонные здания на 3D-принтере.

Конкурирующие компании

Различные участники рынка разработали машины, использующие множество различных технологий для 3D-печати бетона. Французская компания Constructions-3D создала полярный 3D-принтер, который печатает, находясь на строительной площадке, а затем выходит через входную дверь здания после завершения строительства. Он состоит из механической основы и роботизированного манипулятора с соплом для выдавливания материала на конце.Эта рука предлагает печатную область площадью более 250 м² и высотой более 8 метров.

Робот

Cazza Construction похож на него, в нем используется система мобильного крана, позволяющая печатать на 3D-принтере гораздо более обширную площадь и создавать более крупные и высокие конструкции. Это показано на прошлых отпечатках таких компаний, как Apis Cor и XtreeE, которые быстро создают целые дома.

Другие компании специализируются на экструдировании материалов, отличных от бетона, с использованием этой технологии. Запатентованный процесс BatiPrint 3D является ярким примером: Нантский университет, Bouygues Construction и Lafarge Holcim объединили усилия для разработки промышленного робота, который печатает 3 слоя материала одновременно.Два из этих слоев — это полимерная пена, а третий слой — бетон. Бенуа Фюре, профессор Нантского университета, объясняет, что «пена обеспечивает внутреннюю и внешнюю изоляцию; бетон и армирование антисейсмической несущей конструкции. «

Batiprint 3D — французская компания, которая занимается 3D-печатью больших конструкций.

2 — Слои песка, связанные вместе

Итальянский архитектор Энрико Дини первым произвел фурор как «человек, который печатает дома на 3D-принтере». Совсем недавно он продемонстрировал интересный процесс 3D-печати, используя свой 3D-принтер «D-Shape».Эта машина основана на связывании порошка, что позволяет отвердить слой материала с помощью связующего. Слои песка осаждаются в соответствии с желаемой толщиной, прежде чем печатающая головка наливает капли (связующее) для затвердевания песка. Эта машина размером 4 х 4 метра может создавать большие конструкции размером до 6 кубических метров.

Сайт печати, на котором D-Shape будет 3D печатать бетонную конструкцию.

3 — Металл для монолитных конструкций

Голландская компания MX3D разработала уникальный метод строительства под названием WAAM (Wire Arc Additive Manufacturing), который позволяет печатать на 3D-принтере металлические конструкции с помощью 6-осевого робота, который сбрасывает 2 кг материала в час.

Этот робот является результатом сотрудничества с Air Liquide и ArcelorMittal и оснащен сварочным аппаратом и соплом для послойной сварки металлических стержней. Этот процесс также совместим с другими металлами, такими как нержавеющая сталь, бронза, алюминий и инконель. Машину можно сравнить с гигантским паяльником. Команда отметила, что «мы объединили промышленного робота со сварочным аппаратом, чтобы превратить его в 3D-принтер, работающий с нашим собственным программным обеспечением».

MX3D — один из ряда инновационных стартапов в секторе 3D-печати домов.

Хотя эти проекты были задуманы стартапами, они часто требуют поддержки со стороны более крупных строителей. Royal BAM Group в партнерстве с Технологическим университетом Эйндховена разработала 3D-печатный бетонный мост для велосипедистов. Кроме того, Bouygues Construction обратилась к 3D-печати для строительства домов в Лилле, Франция. Кроме того, Vinci Construction в партнерстве с французским стартапом XtreeE проверила строительство сложных конструкций, а шведская группа Skanska недавно сотрудничала с Университетом Лафборо для разработки процесса 3D-печати бетона.

«Мы объединили промышленного робота со сварочным аппаратом, чтобы превратить его в 3D-принтер, работающий с нашим собственным программным обеспечением», — команда MX3D.

Зачем использовать 3D-печать в строительстве?

Во-первых, 3D-печать бетона экономит много времени. В частности, использование этих технологий потенциально сокращает двухнедельную работу до 3-4 дней. Кроме того, это снижает риск получения травм на работе. Бенуа Фюре из Нантского университета объясняет, что «сокращение лишений и рисков — это реальность, мы поняли, что это лучи трех».Высота 8 м без строительных лесов. Кроме того, на строительной площадке очень тихо ».

Его команде удалось напечатать на 3D-принтере дом площадью 95 м² и первое социальное жилье в городе на 3D-принтере. Бенуа говорит, что их технология BatiPrint также упростила создание изогнутых форм с меньшими затратами. Более того, поскольку 3D-принтерам не нужно есть и спать, они не перестают работать, пока проект не будет завершен. Это значительно сокращает время ожидания.

Преимущества 3D-печати в строительстве

С точки зрения использования материалов, 3D-печать экономична.При аддитивных, а не субтрактивных процессах используется меньше материалов, чем при традиционных производственных процессах. Это снижает воздействие на окружающую среду, поскольку образуется меньше отходов. Ромен Дубалле, один из соучредителей XtreeE, объясняет, что «с повышенным геометрическим мастерством мы можем создавать оптимизированные формы, чтобы ограничить количество используемых материалов».

Тем не менее, у мечты о 3D-типографиях, мостах и ​​небоскребах все еще есть недостатки. Аксель Тери из Constructions-3D объясняет, что «основные трудности возникают из-за того, что процесс 3D-печати зданий сегодня не признан в качестве метода строительства многими органами по нормативам и стандартам.Поскольку напечатанные конструкции не являются традиционными, расчет сопротивления и сопротивления во времени трудно осуществить, поэтому жилые сооружения придется сначала проверять в каждом конкретном случае ». Эти органы по стандартизации обеспокоены тем, являются ли эти конструкции действительно прочными и могут ли они противостоять окружающей среде.

Машина

Constructions-3D напоминает огромный трактор, а 3D печатает бетон для создания больших конструкций.

3D-печатный дом: выход из жилищного кризиса?

Поскольку 3D-печать теперь позволяет создавать конструкции быстрее, она идеально подходит для борьбы с жилищным кризисом.В результате некоторые компании тяготеют к аддитивному производству. Сюда входит итальянская компания WASP, которая стремится построить более устойчивый мир с помощью 3D-печати. Они разработали один из крупнейших в мире 3D-принтеров, который позволяет строить дома из местных материалов с использованием энергии солнца, ветра или воды. Это позволяет регионам, у которых еще нет доступа к электричеству, печатать на 3D-принтере экологически чистые конструкции с использованием местных ресурсов.

3D-принтеры

WASP работают над созданием будущего, в котором из экологически чистых материалов можно создавать дома, напечатанные на 3D-принтере.

Точно так же в Бразилии Аниэль Гедес основала компанию Urban3D в ответ на жилищный кризис в Бразилии. Ее компания 3D печатает части зданий на специальной фабрике, прежде чем собирать их на месте. Это позволяет ей создавать здания такой высоты, которая была бы невозможна, если бы 3D-печать производилась на месте. В настоящее время компания тестирует несколько прототипов и надеется предложить решение для развития бразильских трущоб.

Российская компания Apis Cor также убеждена в положительном влиянии 3D-печати на жилье.Основатель и генеральный директор Никита Чен-юн-тай объясняет: «Мы считаем, что аддитивное производство — эффективное решение против жилищного кризиса, и именно поэтому мы разработали наш проект. Мы надеемся, что через несколько лет этот подход будет тщательно протестирован в разных частях мира, чтобы продемонстрировать его реализуемость. Мы считаем, что все больше и больше строительных компаний будут применять эту технологию, как это уже происходит сегодня ».

Российская компания Apis Cor построила этот дом всего за 24 часа, используя свой бетонный 3D-принтер.

3D-печать в космосе?

Аддитивное производство также может стать для человечества способом освоения космоса. НАСА запустило проект «3D Printed Habitat Challenge», посвященный изучению технологий, используемых для строительства домов в космосе, например на Луне или Марсе. Несмотря на амбициозность, еще слишком рано говорить о том, является ли 3D-печать жизнеспособным решением. Однако мы можем сказать, что 3D-печать в строительстве должна стать очень реальной глобальной силой. SmarTech Publishing недавно опубликовала отчет, в котором прогнозируется, что в 2027 году мировая выручка в этом секторе составит 40 миллиардов долларов.Поразительно, что за 10 лет вырастет с нескольких миллионов долларов до 40 миллиардов долларов. Поэтому нам нужно будет посмотреть, как мир отреагирует на эту технологию в будущем.

Вам понравился наш очерк о 3D-печати в строительстве? Дайте нам знать в комментариях ниже или на наших страницах в Facebook и Twitter! Подпишитесь на нашу бесплатную еженедельную рассылку новостей, все последние новости в области 3D-печати прямо на ваш почтовый ящик!

3D-печать в строительстве: в чем преимущества?

На первый взгляд, он похож на ракушку любого другого незавершенного дома.Но при ближайшем рассмотрении видно, что кирпичей нет. Вместо этого слои материала наклеиваются друг на друга, чтобы создать замысловатую структуру. Это футуристический мир 3D-печати в строительстве, где роботизированные руки автоматически прижимают слои цемента, пластика или другого материала к фундаменту и «строят» конструкцию.

В настоящее время такой подход к строительству остается очень нишевым — во всем мире существует лишь несколько напечатанных на 3D-принтере прототипов домов и офисов.Тем не менее, это захватывающее и потенциально глубокое изменение в том, как мы строим.

Что такое 3D-печать в строительстве, где есть потенциал и будете ли вы работать над проектами 3D-печати в ближайшее время?

Что такое 3D-печать в строительстве?

3D-печать в строительстве может включать либо использование 3D-принтера, прикрепленного к руке, которая активно строит проект на месте, либо использование принтеров на заводе, которые создают компоненты строительного проекта, которые собираются позже.

Концепция 3D-печати не нова — она ​​была впервые разработана в 1980-х годах. Однако только за последнее десятилетие технология достаточно усовершенствовалась (и значительно снизились затраты), чтобы она стала мейнстримом.

3D-принтеры

мало чем отличаются от вашего настольного струйного принтера. Программное обеспечение «сообщает» принтеру о размерах конечного продукта. Затем принтер вводит материал на платформу в соответствии с этим планом. В 3D-принтерах часто используются жидкие металлы, пластмассы, цемент и множество других материалов, которые затем охлаждаются или высыхают, чтобы сформировать структуру.

Для 3D-печати в строительстве программа CAD или BIM «сообщает» 3D-принтеру, что ему нужно напечатать, и затем машины начинают раскладывать слои материала в соответствии с планом.

Подробнее: 3D-печать — одно из ряда интересных инноваций в строительстве, появившихся за последнее десятилетие

Три инновационных примера

На данный момент реализовано лишь несколько проектов 3D-печати в строительном секторе. Вот три самых многообещающих примера:

1. Офисное здание муниципалитета Дубай, ОАЭ

В декабре 2019 года компания Apis Cor, занимающаяся роботами для 3D-печати, объявила о завершении строительства крупнейшего в мире индивидуального здания, напечатанного на 3D-принтере.Офисный блок, построенный в ОАЭ, имеет высоту 9,5 метров и площадь 640 м2.

3D-принтер

Apis Cor перемещался по площадке под открытым небом с помощью крана, когда он строил различные части конструкции.

2. Офис будущего, ОАЭ

Еще одно впечатляющее здание, напечатанное на 3D-принтере в ОАЭ, «Офис будущего» — это уникальное сооружение, в котором в настоящее время (что вполне естественно) размещается Фонд будущего эмирата.

Сама печать для этого здания была сделана вне офиса, и все части были напечатаны за 17 дней.Рабочие установили все здание всего за 48 часов.

3. 3D-печатные дома от WinSun, Китай

Китайская компания по 3D-печати WinSun также использует заводские 3D-принтеры для строительства человеческих жилищ. Фирма создала несколько проектов домов, в том числе небольшой многоквартирный дом. Пользователи дизайна могут быстро и дешево распечатать детали перед их установкой на месте.

Фирма считает, что печать одного из их пятиэтажных жилых домов может стоить всего 161 000 долларов.

3D-печать в строительстве, безусловно, кажется захватывающим, но каковы преимущества этого подхода?

Как 3D-печатные проекты могут помочь строительным компаниям?

Сторонники 3D-печати домов и коммерческих офисов указывают на несколько преимуществ этого подхода:

В Великобритании почти треть всех отходов страны образуется в строительной отрасли. Хотя значительная часть этого приходится на снос, строительные площадки тоже расточительны. Обычно заказывают больше материалов, чем необходимо, что дорого и неэффективно.

Напротив, 3D-печать может сократить отходы почти до нуля. В 3D-принтере используется только материал, необходимый для печати конструкции — ни больше, ни меньше. Это может привести к огромной экономии.

Как и ИИ в строительстве, 3D-принтер может работать 24 часа в сутки, 7 дней в неделю. Это означает, что строительные проекты потенциально могут быть завершены намного быстрее, и можно избежать некоторых затрат на низкую квалифицированную рабочую силу.

Одной из самых привлекательных характеристик 3D-принтеров является их способность создавать сложные и необычные конструкции, в том числе «разовые».Поскольку 3D-принтеры работают путем наслоения материала, их можно запрограммировать на создание необычных форм, которые было бы намного сложнее построить с использованием традиционных методов.

За шумихой

Хотя 3D-печать, безусловно, является привлекательной концепцией, важно преодолеть некоторую шумиху. Скептики отмечают, что у технологии есть несколько ограничений:

Большинство строительных фирм работают с относительно низкой рентабельностью. Для повсеместного использования дизайнов 3D-печати потребуются огромные инвестиции.

• Будут ли клиенты рассматривать это как уловку?

Дома, офисы, магазины или другие здания, напечатанные на 3D-принтере, часто впечатляют. Но действительно ли большинство людей хотят жить или работать в одном доме? Многие люди остаются культурно привязанными к зданиям из кирпича. Другие технологии, такие как сборные дома, также привлекали внимание в прошлом, но не получили широкого распространения, несмотря на то, что зачастую они были дешевле существующих норм.

• Трудности интеграции с другими компонентами

3D-принтеры умеют создавать уникальные и интересные проекты.Тем не менее, если вам нужно здание, которое включает в себя различные материалы или имеет различные элементы, которые не подходят для 3D-печати, будет сложно включить 3D-принтер в процесс строительства.

Как 3D-печать может сочетаться со строительством?

В настоящее время есть веские доказательства того, что 3D-печать заслуживает доверия и применима в строительном секторе, и вполне вероятно, что в ближайшие годы эта технология будет все больше и больше использоваться в отрасли.

Как долго эти машины будут использоваться на стройплощадке или останутся ли они в основном инструментом для изготовления заводских деталей, еще неизвестно. Но для правильного проекта кажется разумным ожидать, что 3D-принтеры присоединятся к арсеналу инструментов, доступных строителям.

О компании PlanRadar

PlanRadar была основана в 2013 году и предоставляет инновационные мобильные программные решения для строительства и недвижимости. Наше приложение доступно на всех устройствах iOS, Android и Windows и помогло более 7000 клиентов в более чем 44 странах оцифровать свой рабочий процесс.Узнайте больше о приложении здесь.

5 3D-печать в строительстве Примеры, которые вы должны знать

В 2018 году ежегодная конференция по творчеству и технологиям в Остине «Юг за юго-западом» была очень активна. Присутствующие могли увидеть группу под названием Fish Police или другую группу под названием Cut Worms. Это была функциональная копия седана Westworld .

Пожалуй, самой интригующей выставкой был дом. Это был не просто дом; он отличался от всех других домов в Остине.Фактически, он отличался от любого другого дома в Америке. И вот почему: он был напечатан на 3D-принтере менее чем за 24 часа по цене всего 10 000 долларов. Это меньше, чем модный евротур.

Возникший в результате сотрудничества между высокотехнологичной строительной компанией ICON и некоммерческой организацией New Story, занимающейся доступным жильем, дом площадью 800 квадратных футов также был полностью разрешен, что означает, что оно было готово к заселению.

Первый дом ICON

«Я непременно перееду свою семью в один завтра», — сказал Built In Дмитрий Юлий (слева), операционный директор ICON.

Теперь, всего год спустя, команда ICON печатает на 3D-принтере целые деревни.

«Наша миссия — сделать достойное жилье доступным для всех», — пояснил в видеоролике генеральный директор ICON Джейсон Баллард.

К сожалению, демографы подсчитали, что сегодня более 1,6 миллиарда человек не имеют надлежащего жилья, и что к 2050 году три миллиарда человек могут нуждаться в жилье. Мы далеки от утопии Балларда, но проекты ICON по крайней мере приближают нас к ней. Компания напечатала центр для посетителей в деревне доступного жилья Mobile Loaves & Fishes в Остине.И когда Джулиус говорил с Built In, он звонил из неизвестной латиноамериканской страны, где команда ICON усердно работает, печатая целое сообщество для бездомных и семей, не имеющих доступа к дому. I

предназначен для «людей, которых обычно обслуживают в последнюю очередь», — сказал он. «Самые уязвимые из нас редко первыми получают какую-либо новую технологию».

Сам говорящий по-испански, Юлиус сказал, что будущие жители последних домов ICON выразили «радость» и «трепет» — особенно когда они впервые увидели промышленный 3D-принтер компании, фантастическое изобретение, не похожее ни на что из того, что есть у большинства из нас. когда-либо видел раньше.

Принтер Vulcan от Icon

Принтер Vulcan Prints Concrete «Ink»

Принтер для подписи ICON, Vulcan, весит буквально тонну, имеет высоту почти 12 футов и выглядит как нечто среднее между столом и стойкой для тяжелой атлетики. Укомплектованный командой из четырех-шести человек, он может печатать конструкции шириной до 28 футов и высотой 8 ^1/2 футов.

В этом контексте «печать» означает сканирование цифровых чертежей и преобразование их в физические объекты с помощью экструдера или мобильного картриджа.Квадратный блок оснащен насадкой и перемещается вперед и назад на штанге, которая постоянно поднимается и опускается до идеальной высоты. Материал выдавливается — в данном случае это фирменная бетонная смесь ICON Lavacrete — почти так же, как тюбик зубной пасты распределяет зубную пасту.

Принтер — очевидное чудо робототехники, но Юлиус сказал, что Lavacrete также был «технической проблемой».

«Как сделать что-то достаточно мягкое, чтобы оно могло [течь] через несколько футов трубки, но в конечном итоге достаточно жестким и [быстро затвердевающим], чтобы на него ложился еще один слой?»

Сначала инженеры просто знали, что это должен быть бетон, который не проводит тепло, как металл, и дешев в производстве.Пожалуй, самое главное, он очень прочный.

«Бетон во всем мире и на протяжении всей истории человечества был одним из самых устойчивых материалов, которые вы могли бы иметь», — сказал Джулиус. «Одна из причин, по которой люди начали строить мосты из бетона, заключается в том, что они могут стоять в воде сотни лет и при этом оставаться в порядке».

По словам Юлиуса, на усовершенствование вулкана и его бетонных «чернил» ушли годы.

«Некоторые из препятствий, с которыми мы столкнулись, были основаны только на том факте, что то, что мы делаем, едва ли возможно.

На веб-сайте ICON даже появляется отказ от ответственности: «Это не научная фантастика».

Принтер Icon’s Vulcan в действии

Захватят ли роботы строительство?

ICON — не единственная компания, изучающая возможности 3D-печати в строительстве. Технология 3D-печати может сделать строительную отрасль менее расточительной и менее зависимой от пиломатериалов — две смены, которые уменьшат ее воздействие на окружающую среду.

Это могло бы также полностью произвести революцию на рынке недвижимости, сделав индивидуализированные дома доступными для большего числа покупателей.Это означало бы значительный рост доходов и для таких компаний, как ICON. Недвижимость — это огромный рынок; По некоторым оценкам, только рынок жилья в США стоит 33,3 триллиона долларов.

На данный момент, однако, здания, напечатанные на 3D-принтере, еще не стали массовым явлением. По данным BCG, по состоянию на 2018 год в мире насчитывалось менее сорока напечатанных на 3D-принтере прототипов конструкций. Кроме того, на 3D-печать приходилось менее одного процента от одного процента всех доходов от строительства.

Однако за рубежом печатные здания становятся все более популярными.Например, Объединенные Арабские Эмираты стремятся функционировать как центр трехмерного печатного строительства. К 2030 году — всего через десять лет — руководство Дубая надеется, что здания, напечатанные на 3D-принтере, составят 25 процентов городской недвижимости.

Чтобы дать вам более полное представление о том, что происходит в сфере строительства с помощью 3D-печати, мы собрали пять других лидирующих компаний.

Apis Cor

Apis Cor

Расположение: Boston

Назначение: Простая миссия Apis Cor заключается в автономной 3D-печати зданий «на Земле и за ее пределами».«Пока что недалеко от Москвы компания напечатала крошечный дом (около 400 квадратных футов) из бетона за 24 часа. Мало того, что проект был выполнен быстро, он стоил всего около 10 000 долларов. Apis Cor также выигрывал призы на нескольких этапах конкурса НАСА по печатной среде обитания человека, созданного для облегчения исследования Марса.

Новая история

Новая история

Расположение: Сан-Франциско

Чем занимается: Эта некоммерческая организация стремится облегчить кризис доступного жилья с помощью 3D-печати домов в таких местах, как Гаити, Сальвадор и Боливия — все с использованием принтера ICON Vulcan.На данный момент руководство New Story собрало 20 миллионов долларов для субсидирования своих строительных проектов, и это одна из первых некоммерческих организаций, окончивших престижный стартап-акселератор Y Combinator.

MudBots

MudBots

Местоположение: Мидвейл, Юта

Чем занимается: Эта компания специализируется на принтерах для печати на бетоне, которые могут производить множество объектов, включая прочные колонны, многоуровневые фонтаны и целые дома.Его модели принтеров варьируются от шести до 100 футов в поперечнике (чем больше принтер, тем крупнее его потенциальные проекты), и для них не требуются причудливые волоконные материалы, вместо этого они работают с простой смесью песка, цемента и извести.

Contour Crafting

Contour Crafting

Местоположение: Лос-Анджелес

Назначение: Запатентованная технология этой компании, основанная профессором инженерных наук USC доктором Бехрохом Хошневисом, работает быстро и дешево: с ее помощью можно построить 2000 человек. -квадратный дом менее чем за 24 часа.Хотя его еще нет на рынке, по внутренним прогнозам, затраты на традиционное строительство сократятся на 80 процентов. Секрет? Роботы настолько автономны, что вполне могут построить жилье на Луне. Хошневис считает дома Contour Crafting (привязанные к земле) потенциально доступным жильем, а также убежищами в случае стихийных бедствий. Принтеры также могут создавать ветряные турбины, мосты и другую инфраструктуру.

WinSun

WinSun

Местоположение: Шанхай, Китай

Чем занимается: Эта строительная компания с 3D-печатью специализируется на больших конструкциях, таких как жилые комплексы и офисные здания, включая то, что, по ее утверждению, является самым высоким 3D- печатное здание когда-либо: шестиэтажный жилой комплекс в промышленном парке Сучжоу в Китае.Команда также построила Office of the Future, ультрасовременное здание в Дубае, напоминающее набор гигантских домино, используя фирменный 20-футовый принтер Winsun. По сравнению с американскими моделями, это настоящий Левиафан: очень высокий и более 100 футов в длину.

Спальня в первом доме ICON

Новая жилищная парадигма

Юлиус не уверен, куда движется строительная отрасль в целом.

«Мы не тратим много времени, беспокоясь о других людях в отрасли», — сказал он.

Вместо этого он сосредоточился на ICON и его передовых технологиях печати, которые делают возможным совершенно новый спектр эстетических решений. Например, Vulcan может сделать изогнутую стену так же легко, как и прямую — без высококвалифицированных специалистов. Технология печати легко допускает и другие штрихи, включая полки, ниши и колышки, встроенные прямо в стены, или необычно расположенные окна и двери.

«У вас есть действительно уникальные возможности для размещения вещей…. вне центра, что не типично для традиционных домов, — сказал Юлиус.

Однако дома можно оформить и в традиционном стиле. Ребристый вид стен — отличительный побочный продукт процесса послойной 3D-печати — можно оштукатурить до тех пор, пока он не станет неотличимым от «традиционной стены из гипсокартона с лепниной». Дерево также может служить акцентом в бетонных домах. Во многих домах ICON деревянные потолки.

Другими словами, дома ICON не должны выглядеть футуристично или разрушительно — но они оба одновременно.Миссия ICON — это начало того, что Юлий назвал «сдвигом парадигмы», который позволяет «наиболее уязвимым из нас иметь возможность жить в достойном доме».

Деревня, которую его команда печатает в Латинской Америке, предназначена для семей, живущих менее чем на 200 долларов в месяц, кажется хорошим началом.

Изображения через Shutterstock, ICON, социальные сети и веб-сайты компаний.

Что настоящий строитель думает о строительной 3D-печати? «Fabbaloo

Работа над конкретным проектом [Источник: Morgan Fiks]

Учитывая недавние разногласия по поводу строительной 3D-печати, я подумал, что было бы неплохо спросить настоящего, реального строителя, что они думают об этой концепции.

Вопреки громким заголовкам, строительная 3D-печать не способна «3D-печать дома за 24 часа». Кажется, что недобросовестные предприниматели и СМИ сговариваются, чтобы публиковать эти ложные истории каждый месяц, вызывая множество неправильных представлений о технологиях.

Правда в том, что есть строительные 3D-принтеры, но они просто экструдируют бетон. Это важная часть многих строительных проектов, но вряд ли возможность завершить функционирующее здание целиком.Один из способов взглянуть на это состоит в том, что эти дома построены полностью традиционным способом, ЗА ИСКЛЮЧЕНИЕМ того, что часть их бетона была напечатана на 3D-принтере.

Не обращая внимания на чрезмерную шумиху, я искал ответы на вопрос, действительно ли эта технология может быть принята настоящими строителями, выполняющими бетонные работы. Я спросил у знакомого торговца, Моргана Фикса, его мнение об этой технологии.

Я должен отметить, что Фикс — очень дальновидный молодой человек в строительной отрасли, который обычно приветствует новые концепции.

Fabbaloo : Имеют ли люди в строительной отрасли какое-либо представление о 3D-печати, и в частности о 3D-печати в строительстве?

Morgan Fiks : Я действительно могу поговорить только с компанией, в которой работаю, и я точно знаю, что они знают о 3D-печати, потому что я напечатал кран в цветах компании, которые живут в нашем головном офисе, и бесчисленные зажимы для батареек, которые разбросаны по нашим сайтам вакансий. Что касается строительной 3D-печати, в частности, этих машин для печати на бетоне, я действительно не верю, что они когда-либо будут иметь большую жизнеспособность в любом климате, который достигает температуры ниже нуля по Цельсию.

Fabbaloo : Какие типы проектов, по вашему мнению, могут выиграть от использования строительного 3D-принтера на месте, способного наносить бетон?

Morgan Fiks : Укладка бетона в современном строительстве часто выполняется с помощью насосной тележки, то есть грузовика с бункером в задней части для приема цемента из другого грузовика и выпускным отверстием для шарнирно-сочлененного рычага. Цемент со всеми его прекрасными заполнителями и присадками также очень тяжелый и часто выходит из служебной части этих автоцистерн, он может быть довольно агрессивным, особенно если возникает воздушный пузырь.

Просмотр некоторых из этих видеороликов о «3D-печати дома» кажется фантастикой, потому что их идеально ровный строительный материал, похожий на пудинг, выдавливается с такой точностью и совершенством, ни капли не проливается. Общепринятым методом является создание армированных форм из фанеры и пиломатериалов, способных выдержать давление в тысячи кубических футов жидкого цемента, а затем снять все это через пару дней после того, как он затвердеет, и отправить на следующую работу для повторного использования. Это чрезвычайно трудоемко. Вы показываете мне робота, который может изготавливать формы для заливки опорных балок в здание площадью 50 000 квадратных футов за день, и я назову это идеей на миллиард долларов.

Fabbaloo : Где нужно принимать решения, чтобы использовать строительную 3D-печать с пользой? Сможет ли строительная бригада, или это действительно было решено еще при разработке проекта?

Морган Фикс : Я думаю, что когда у вас есть действительно трудоемкий метод строительства, а также дорогостоящая безопасность, всегда возникает проблема. В сегодняшней отрасли чистая прибыль и безопасность работников всегда учитываются в тендерах и имеют одинаковое значение.Любые подрядчики, которые могут использовать автоматизированные методы, такие как 3D-печать, будут иметь преимущество в ближайшем будущем, если не сейчас, поскольку это будет дешевле и безопаснее.

Fabbaloo : вы строите конструкции в любую погоду; Считаете ли вы, что строительную 3D-печать можно использовать в различных погодных условиях?

Morgan Fiks : В тех методах, которые я видел для 3D-печати бетона, она не очень хорошо работает в таких суровых климатических условиях, как у меня. Я вздрагиваю, когда вижу эти видео о «постройке дома за 24 часа», потому что при укладке цемента поверх частично затвердевшего цемента образуется «холодный шов».Вода всегда рано или поздно попадет в холодный шов, а когда температура падает, вода замерзает, расширяется и дает трещины в бетоне. Я бы не хотел, чтобы мой дом состоял из холодных косяков.

Fabbaloo : Есть ли проблемы с нормативными требованиями или вопросами безопасности, если кто-то рассматривает возможность использования строительных 3D-принтеров?

Morgan Fiks : На каждом этапе строительства есть проблемы с нормативными требованиями и вопросами безопасности. Я был на сайтах вакансий, где мне буквально приходилось заполнять документы, прежде чем я мог пойти в туалет.

Fabbaloo : Что нужно сделать, чтобы убедить вашу компанию широко использовать строительные 3D-принтеры в проектах?

Морган Фикс : Думаю, надо работать снизу вверх. Как только наши субподрядчики начнут последовательно внедрять технологию, нам нужно будет соответствовать стандартам.

Fabbaloo : Какой тип 3D-печати, по вашему мнению, действительно будет полезен на строительной площадке?

Морган Фикс : Если бы существовал склад корпусов для инструментов из АБС-пластика, вы могли бы заменить многие сломанные инструменты в одночасье.Это устранило бы большую часть времени простоя.

Строительные стартапы строят дома с помощью 3D-принтеров

В последние годы 3D-принтер использовался для производства всего, от игрушек и автозапчастей до искусственных органов и протезов конечностей. Теперь они используются в строительной отрасли.

Сторонники

говорят, что 3D-печать снижает потребность в человеческом труде в то время, когда строители домов изо всех сил пытаются найти достаточно квалифицированных рабочих для удовлетворения спроса на жилье.

Эти стартапы хотят использовать 3D-принтеры, промышленных роботов и другие технологии, чтобы помочь решить острую нехватку жилья, которая привела к резкому росту цен на жилье, перенаселенности, выселениям и бездомности во всем мире.

Но чтобы выйти за пределы нишевого рынка, строительным компаниям, занимающимся 3D-печатью, необходимо будет значительно увеличить объемы производства и убедить покупателей жилья, разработчиков и регулирующие органы в том, что они безопасны, хорошо построены и приятны для глаз. Им также нужно будет обучить рабочих работе с машинами и установке домов.

«В той мере, в какой 3D-печать может предложить более быстрый и дешевый способ строительства даже домов для одной семьи или небольших квартир, она может решить часть проблемы», — сказала Мишель Бойд, руководитель Лаборатории жилищного строительства в Калифорнийском университете. , Центр жилищных инноваций Тернера в Беркли. «Нам нужна вся помощь, все решения, которые мы можем найти».

На заводском складе Mighty Buildings в Окленде 3D-принтер наносит слои белого вещества, которое быстро затвердевает под ультрафиолетовым светом, превращаясь в легкий, похожий на камень материал, устойчивый к теплу и воде.

На принтере можно изготавливать всю внешнюю оболочку дома-студии или отдельные стеновые панели, которые можно легко собрать вручную. Роботизированные манипуляторы используются для обработки поверхностей в различных дизайнах.

Компания производит студии на заднем дворе площадью 350 квадратных футов, известные в отрасли как «дополнительные жилые единицы», которые можно использовать в качестве дополнительных спален, игровых комнат, спортивных залов или домашних офисов.

На данный момент компания поставила шесть единиц и имеет еще 30 по контракту по цене от 115 000 долларов за штуку, которая не включает стоимость установки и работы на стройплощадке, сказал Рубен.Две единицы могут быть объединены в жилище площадью 700 квадратных футов.

Большинство модулей собирается на заводе, доставляется грузовиком к владельцу, а затем устанавливается на место с помощью крана.

Mighty Buildings сейчас ориентирована на студии на заднем дворе и дома для одной семьи, но планирует производить таунхаусы и многоэтажные многоквартирные дома.

При поддержке более 70 миллионов долларов венчурного капитала Mighty Buildings планирует построить больше заводов с целью производства 1000 единиц в следующем году.Они также создают программное обеспечение, которое позволяет разработчикам проектировать здания по индивидуальному заказу, которые могут быть построены с помощью 3D-принтеров.

«Мы сокращаем количество рабочих часов примерно на 90 процентов на единицу. Но, в конце концов, мы действительно надеемся создать больше работы за счет повышения производительности», — сказал Рубен.

Mighty Buildings объединяется с компанией Palari Group, разработчиком из Беверли-Хиллз, Калифорния, чтобы создать запланированное сообщество домов, напечатанных на 3D-принтере, в курортном поселке Ранчо Мираж в пустыне в Калифорнии, в долине Коачелла.

Строительство на солнечной энергии, которое планируется завершить весной следующего года, будет состоять из 15 участков с основным домом площадью 1450 квадратных футов, а также второстепенным домом площадью 700 квадратных футов и бассейном на заднем дворе, стоимостью около 850000 долларов, сказал Базель Старр. Генеральный директор и основатель Palari.

15 лотов быстро были распроданы, и, по словам Старра, в списке ожидания 500 покупателей жилья. Он планирует аналогичные разработки в других частях Калифорнии.

Стеновые панели и другие компоненты будут изготовлены на заводе Mighty Buildings в Окленде, а затем доставлены грузовиком на Rancho Mirage для установки.

«Они собраны таким же образом, как и набор Lego. Таким образом, это значительно сокращает время, необходимое для постройки дома», — сказал Старр. «Это будущее жилищного строительства».

Остин, штат Техас, компания ICON использовала технологию 3D-печати для производства недорогого жилья. В нем рассказывается о группах домов для хронически бездомных в Остине, а также о бедных семьях в Накахуке, Мексика.

Вместо того, чтобы производить дома на фабриках, он использует свой принтер Vulcan для работы на месте, строя стены из трубчатых слоев выделяемого бетона, следуя чертежам, разработанным с его программным обеспечением.

«Фабрика приходит к вам, запечатлевает дом именно там, где он и должен быть. Мы выбрали этот метод, чтобы исключить большую часть затрат на доставку, а также дать себе большую свободу дизайна», — сказал Джейсон Баллард, генеральный директор ICON и соучредитель.

Баллард заявил, что его система 3D-печати может выполнять работу от 10 до 20 рабочих по пяти или шести различным профессиям до 24 часов в сутки, экономя время и деньги.

Компания, которая привлекла более 40 миллионов долларов венчурного финансирования, работает с девелопером из Канзас-Сити, 3Strands, над созданием 3D-печатного квартала из двухэтажных домов с двумя-четырьмя спальнями в Остине.

«Преимущества, которые автоматизация и оцифровка принесли многим другим отраслям в отношении скорости и доступности, полностью отсутствовали в строительной отрасли», — сказал Баллард. «3D-печать оказалась самой мощной из всех автоматизаций, которые мы могли обнаружить».

Хотя 3D-печать является многообещающим способом производства большего количества жилья, эксперты говорят, что масштабы нехватки жилья требуют многих типов решений, от ослабления ограничений на зонирование до строительства новых многоэтажных многоквартирных домов.

«Мы не изменили способ строительства жилья за 30, 40, 50 лет», — сказал Бойд. «Таким образом, нам нужны инновации в материалах, которые мы используем, в процессах и, действительно, от супа до орехов, в том, как мы строим жилье».

3D-печать в строительстве — преимущества и инновации

3D печать (иногда называемое аддитивным производством (AM)) последовательное наложение материалов с компьютерным управлением для создания трехмерные формы. Это особенно полезно для прототипирования и для изготовление геометрически сложных деталей.Впервые он был разработан в 1980-х годов, но в то время это была сложная и дорогостоящая операция, поэтому пришлось несколько приложений.

Только с 2000 года он стал относительно простым и доступным по цене и, таким образом, стал жизнеспособным для широкого спектра применений, включая дизайн продукции, производство компонентов и инструментов, бытовую электронику, пластмассы, металлообработку, аэрокосмическую технику, стоматологические и медицинские приложения и обувь. Продажи машин AM или «3D-принтеров» быстро росли, и с 2005 года домашнее использование 3D-принтеров стало практичным.Системы 3D-печати, разработанные для строительной отрасли, называются «строительными 3D-принтерами». Цифровая 3D-модель предмета создается либо с помощью компьютерного проектирования (САПР), либо с помощью 3D-сканера. Затем принтер считывает дизайн и накладывает последовательные слои печатного носителя (это может быть жидкость, порошок или листовой материал), которые соединяются или сплавляются для создания предмета. Процесс может быть медленным, но он позволяет создать практически любую форму.

В зависимости от принятая техника, печать может производить несколько компонентов одновременно, может использовать несколько материалов и несколько цветов.Точность может быть увеличивается за счет процесса вычитания с высоким разрешением, который удаляет материал из негабаритный принт. Некоторые методы включают использование растворимых материалы, поддерживающие выступающие элементы во время изготовления. Такие материалы так как металл может быть дорогим для печати, и в этом случае он может быть дороже экономически выгодно распечатать форму, а затем использовать ее для создания изделия.

Объем 3d в строительстве промышленность

В строительная промышленность, 3D-печать может быть использована для создания конструкции компоненты или для «печати» целых зданий.Строительство хорошо подходит для 3D печать как можно большего количества информации, необходимой для создания элемента, будет существовать как результат процесса проектирования, и отрасль уже имеет опыт в автоматическое производство. Недавнее появление строительной информации моделирование (BIM), в частности, может способствовать более широкому использованию 3D-печати. Строительная 3D-печать может позволить более быстрое и точное строительство сложные или изготовленные на заказ изделия, а также снижение затрат на рабочую силу и сокращение производства трата. Это также может позволить вести строительство в суровых или опасных условиях. среды, не подходящие для человеческих ресурсов, например, в космосе.

3D-печать сама по себе не является новой технологией, восходящей к 1980-м годам. Изготовление трехмерной модели или прототипа на основе автоматизированного проектирования путем добавления последовательных слоев материала в настоящее время является стандартной практикой во многих отраслях, от аэрокосмической и архитектурной до медицины и высокотехнологичного производства.

McKinsey, консалтинговая компания, оценки К 2025 году этот метод может иметь ежегодный экономический эффект в размере 550 миллиардов долларов. Однако строительство оказывается более сложной задачей.Считается, что 20 коммерческие здания по всему миру до сих пор строились с использованием 3D-печати, первая компания COBOD International в столице Дании Копенгагене, в 2017.

На практике бетон выдавливается сопла, прикрепленного к запрограммированной на компьютере роботизированной руке, либо стационарной, либо перемещаясь по рельсам, последовательными полосами, слой за слоем, чтобы произвести желаемая строительная конструкция, такая как внешняя или внутренняя стена или компонент, как арка или пустота.Защитники утверждают, что этот метод предлагает конструкцию, которая быстрее, дешевле и экологичнее, чем традиционное строительство методы. Они указывают на ускоренную сдачу домов, большую гибкость в дизайн, снижение стоимости строительства, более эффективное использование материалов и более высокий уровень устойчивости за счет сокращения отходов, типичных для строительства, и еще меньше шумового загрязнения.

В частности, отраслевые эксперты определить бесшовное производство объектов из числового дизайна и получить доступ к широкий диапазон геометрий для конечного объекта, самый невозможный или очень дорого реализовать традиционными методами обработки.Коммерческий обращение к крупным строителям кажется непреодолимым. По данным SmarTech Publishing, прогнозист, к 2027 году строительная индустрия, напечатанная на 3D-принтере, будет стоить 40 миллиардов долларов.

3D-печать бетона в строительная промышленность помогает сэкономить время, силы и материалы по сравнению с традиционные методы строительства. Однако важно отметить, что 3D-принтеры пока не способны создать полноценный дом.

Только каркас и стены дома построены; другие элементы, такие как окна, электричество или водопровод, необходимо устанавливаться отдельно.Но бетонные 3D-принтеры также можно использовать для печати мостов, скамейки, или просто уличные украшения.

Технология 3d печати

Домашние 3D-принтеры используют экструзию технология. Некоторые строительные 3D-принтеры выглядят как настольные FFF / FDM большого размера. 3D-принтеры (портальный стиль), в то время как другие состоят из вращающегося механического рука.

В обоих случаях пастообразные компоненты такие как бетон используются в качестве нити накала. Материал выталкивается из специального насадка для формирования слоев.Проще говоря, выдавливание пасты аналогично с помощью кондитерского мешка намазать глазурь на торт.

Принтер создает основу и стены дома или здания, слой за слоем. Земля буквально рабочая пластина принтера. Однако некоторые бетонные 3D-принтеры используются для 3D-печати. кирпичные формы. После формования кирпичи складываются друг на друга вручную. (или с помощью роботизированной руки).

Преимущества 3д печати

1. Пониженная травма

Одно из самых больших преимуществ 3D-принтеров для строителей — это сокращение травматизма в полевых условиях.Учитывая, что строительство из бетона сложно и 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 Заливка бетона — куча бетонных отходов

Еще одно улучшение — значительное сокращение материальных отходов. 3D-принтеры используют точное количество бетона необходимо для стены, пола или чего-то еще, что вы хотите построить.Строители и сборщики мусора не должны заказывать оптом, потому что они точно знают, сколько материал, который им нужен. Мало того, что это более устойчивый, экологически чистый удобный способ строительства, но он также приводит к снижению затрат для подрядчика.

3. Быстрое строительство

Именно здесь 3D-принтеры для бетона по-настоящему выгодно отличаются от традиционных методов строительства. Если проект иногда занимает 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 будет выполнено, тем больше денег будет приноситься подрядчику.

4. Новые рынки

Использование 3D-принтера также позволяет строительным компаниям работать на рынках, которые в противном случае недоступны для них раньше. А для новых строительных компаний, имеющих 3D принтер под рукой может отличить их от компаний, которые несколько десятилетий и устойчивы к изменениям.

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

5. Дешевле Строительство

В целом использование 3D-принтеров стоит меньше, чем традиционные строительные методы и процессы. При сокращении травм, времени и материальных затрат, компании увидят резкое увеличение их прибыль.И хотя некоторых рабочих, вероятно, придется уволить, другие останется, так как кому-то еще нужно уложить все части все вместе. Изучая технологию, рабочие получают шанс сохранить свои безопасность работы также. Они будут зарабатывать больше, как и компания в целом.

6. Улучшенная форма

3D-принтеры

известны своими умение создавать, казалось бы, необычные и нетипичные дизайнерские конструкции. Сейчас строительные компании могут использовать это, чтобы предлагать своим клиентам уникальные здания разработан полностью для них.Это может открыть их портфолио для определенных люди, которые могут не хотеть стандартные прямоугольные варианты. По сути, возможность создавать уникальные архитектурные проекты для клиента делает строительная компания более желательна для определенных клиентов.

7. Повышенная долговечность

При испытании бетона во время на ранних этапах строительства по-прежнему будут необходимы 3D-принтеры. было обнаружено, что они способствуют долговечности элементов конструкции. Это частично из-за того, как сделаны материалы и как они собран.Более прочные здания означают меньшее количество ремонтов, поэтому строительные компании могут сосредоточить свои усилия на других направлениях для получения прибыли. Для клиенты тоже, их предпочтения, безусловно, связаны с постройкой, которая будет служить долго. дольше.

Преимущества домашней 3D печати

• Экологичность: дома, напечатанные на 3D-принтере, можно строить из органических, экологически чистых материалов. Кроме того, некоторые домашние 3D-принтеры используют солнечную энергию и генерируют низкие выбросы CO2.
• Доступный: домашние 3D-принтеры позволяют построить доступное жилье, оказывая большую помощь людям в бедных регионах или после стихийных бедствий.
• Масштабируемость: строительная 3D-печать снижает определенные затраты на строительство. Например, стоимость 1 квадратного метра стены при использовании традиционных методов строительства составляет примерно 75 долларов, а с домашним 3D-принтером Apis Cor — всего 27 долларов.
• Эффективность: поскольку материалы печатаются на 3D-принтере по запросу, машины производят меньше отходов. Кроме того, строительные 3D-принтеры могут закончить фундамент дома менее чем за несколько дней, в то время как традиционные методы строительства занимают несколько недель или даже месяцев.
• Гибкость дизайна: с помощью строительного 3D-принтера можно легко создавать изогнутые стены и уникальные фасады. (Хорошо, что можно напечатать мебель на 3D-принтере, чтобы она соответствовала изгибам!)

Эффекты 3D-печати для строительной отрасли

Часто как автоматизация и механизация рост, падение цен. 3D-печать — доступный способ создать жилье для обедневшие, нуждающиеся в надлежащем крове. Wealth Daily предлагает появление 3D-печати: «Использование пиломатериалов в каркасе дома будет пощадил.«Это большой шаг вперед для компаний, занимающихся экологическим строительством, и пугающее развитие лесной промышленности.

Важная часть каждого проекта план — это дизайн. С помощью 3D-печати компании смогут быстро и недорого создавать модели для визуального представления проекта в виде а также поможет выявить проблемные области и избежать задержек.

С 3D печатью, строительство профессионалы и их клиенты могут общаться более четко и эффективно.Даже заказчик, не имеющий архитектурного опыта, может лучше выразить свои потребности и убедитесь, что все находятся на одной странице. Многие ожидания клиентов оправдываются от идеи, а 3D-печать упрощает материализацию этой идеи за пределами датированный метод карандаша и бумаги.

Несмотря на невероятный потенциал, многие специалисты-строители по-прежнему опасаются того, что 3D-печать может имеют по своим делам. Повышена автоматизация и механизация. пагубно сказывалось на беспокойных рынках труда в прошлом.

3D-печать — многообещающее возможности для строительной отрасли стать экологичнее и больше рентабельно, часто со значительной рентабельностью. Как исследование 3D-печати продолжает развиваться, будет интересно увидеть преимущества технологии будет иметь отношение ко многим аспектам строительной отрасли.

Инновационные технологии в 3D-печати

Роботизированная рука Экструдеры

Метод контурной обработки включает в себя укладываемый строительный материал для создания крупномасштабной 3D-модели с гладкая поверхность.Вокруг строительной площадки устанавливаются рельсы, которые будут действовать как структура для управления роботизированной рукой. Он движется вперед и назад, чтобы экструдировать бетон, слой за слоем. Мастерки кладут сбоку и над насадка для выравнивания экструдированных слоев и обеспечения прочности модели.

В этом процесса, обычный бетон нельзя использовать, так как он должен затвердеть перед вы можете продолжить процесс. Если бы он был напечатан на 3D-принтере, он бы не был способен выдерживать собственный вес. Поэтому используют бетон с быстрым схватыванием. характеристики.

Контур Ремесло (компания с тем же названием, что и метод) очень осторожно их прогресс. Китайская строительная компания WinSun Decoration Engineering Co описывает его как способного «украсть шоу». Эти машины огромные (32м длиной, шириной 10 м и высотой 6,6 м). Это позволяет им печатать на 3D-принтере полные конструкции. и собрать их на месте. Это делается путем смешивания бетона и стекла. волокна на месте, а затем печать. Этот подвиг сделали строители и стройки работники осведомлены об аддитивном производстве.

Слои песка соединены вместе

Первый итальянский архитектор Энрико Дини произвел фурор как «человек, который печатает дома на 3D-принтере». Совсем недавно он продемонстрировал интересный процесс 3D-печати на его 3D-принтере D-Shape. Эта машина полагается на связывание порошка, которое позволяет отвердить слой материал со связующим. Слои песка укладываются по желаемому толщину до того, как печатающая головка начнет заливать капли (связующее), чтобы песок затвердел.Эта машина размером 4 x 4 метра может создавать большие конструкции размером до 6 кубометров в размер.

Металл для твердого тела сооружения

Голландская компания MX3D разработала уникальный метод строительства под названием WAAM (Wire Arc Additive Manufacturing), который позволяет печатать на 3D-принтере металлические конструкции с помощью 6-осевого робота, который сбрасывает 2 кг материала в час.

Этот робот был результатом сотрудничество с Air Liquide и ArcelorMittal и оснащен сварщиком сопло для послойной сварки металлических стержней.Этот процесс также совместим с другими металлическими сплавами, такими как нержавеющая сталь, бронза, алюминий и Инконель. Машину можно сравнить с гигантским паяльником. В команда отметила, что «мы объединили промышленного робота со сварочным аппаратом, чтобы превратить его в 3D-принтер, работающий с нашим собственным программным обеспечением ».

Инновационные проекты системы 3d печати

Район Питтсбурга 91 Развитие экосистемы подключенной трехмерной печати

окрестности будут представлены всевозможными производственными технологиями и новейшими удобства для арендаторов района.К ним относятся широкий спектр материалов, инструменты, устройства постобработки, возможности тестирования и анализа вместе с место хранения. Он также обеспечивает прямой доступ к аэропорту, что делает пути снабжения далеко дешевле для всех вовлеченных компаний.

Район 91 собирается стать масштабное предприятие, которое было бы невозможно без помощи Питтсбургский университет и поставщик аргонового газа Arencibia. Последний готов быть якорным арендатором всего проекта в Питтсбург Интернэшнл Аэропорт.Это будет первая разработка 195-акрового Питтсбургского района. Кампус Airport Innovation Campus будет расположен рядом с терминалом и взлетно-посадочной полосой.

Концепция районного кампуса будет содержат все элементы цепочки поставок аддитивного производства в одном концентрированное место, в том числе общий запас порошка на территории. Делясь На затратах на эти материалы и услуги компании могут существенно сэкономить. Должностные лица также подсчитали, что время производственного цикла может сократиться на 80 процентов. Арендаторы также сэкономят своим клиентам и себе много времени и денег благодаря печать по запросу.

Другой преимущество в том, что благодаря таким компаниям, как Arencibia, многие важные газы, необходимые для AM, будет легко достать. Сюда входят аргон, гелий и другие благородные газы, которые являются важными элементами для печати на металле.

Дубай представляет самое большое в мире здание, построенное на 3D-принтере

Дубай только открыла важную веху в технологиях строительной печати. Региона новое здание в Варсане теперь занесено в Книгу рекордов Гиннеса как самый крупный 3D-объект на территории печатная конструкция.Двухэтажное здание также отвечает всем строгим требованиям. строительных норм и прошел годичные испытания.

Проект в разработке с помощь Apis Cor и Нантского университета, которые также исследовали технологии и специальные материалы. Здание было напечатано на 3D-принтере из минеральные жидкости, которые затвердевают в бетон, формируя структуру на месте без дополнительных монтажных работ. Стоя на высоте 9,5 метров с общая площадь 640 квадратных метров, в процессе строительства использовались только местные составные части.

Должностные лица сказал, что затраты на строительство здания такого размера будут сокращены примерно с 3,5 дирхамов. от миллиона до менее чем 2 миллиона дирхамов. В процессе использовалось примерно половину обычного количества строители, которым нужно было всего 15 человек, производили примерно на 60% меньше отходов. Также была существенная экономия времени при использовании 3D-принтера. Стены заняли на строительство всего два дня, а на остальную часть дома ушло еще четыре месяца.

3D-печатный сборный дом с возможностью автономной работы

Рино, Технологический стартап Haus из Невады.я хочу изменить облик устойчивого жилье с их новым строительным проектом. Предлагаемые ими дома объединяют автономные и автономные возможности со временем сборки всего за несколько недель. Они также добавить возможность для дома действовать автономно в обслуживании желания клиента с системой Smart HomeOS.

Комбинированная 3D-печать, подключенная технология умного дома и принципы строительства «достойные SpaceX», Haus.me предлагает 3 различных домашних модели. Все эти дома разные по размеру, в том числе автономный дом-студия mOne с кухней и санузлом.В другие модели, mTwo и mFour, менее устойчивы, но все же имеют некоторые варианты как солнечная энергия и AI-контроль.

Haus.me’s дома предлагают смелую бизнес-модель, утверждая, что они могут завершить строительство всего дома всего за несколько недель и сдача на следующий день. В Плата за базовую монету составляет 1163 доллара в месяц за 400-футовый дом. В компания также может установить базовую версию со всеми автономными опциями в если покупатель захочет их.

GENESIS Eco Screen: Biodiversity Habitat

BigRep’s инновационная лаборатория NOWLAB представила новую устойчивую структуру, которая демонстрирует возможности биоразнообразия в городских условиях.Эко-экран GENESIS состоит из волокна, полученного из 100% переработанного ПЭТ, и включает растения, среды обитания насекомых и встроенные каналы для стока и дренажа в целом. Он использует сложный дизайн, объединяя естественную среду обитания с 3D-печатью. архитектура.

GENESIS Eco Screen был детищем Линдси Лоусон, приложения Специалист NOWLAB. Команда, стоящая за структурой, хотела продемонстрировать экологические возможности, предоставляемые аддитивными технологиями производства используя решения для экономики замкнутого цикла, объединяющие переработанные компоненты и натуральные материалы.Он представляет собой модель минимизации выбросов отходов и энергии. использование, создавая естественную гармонию с растениями и насекомыми.

Singapore HDB использует бетонный 3D-принтер для строительства и ландшафта Мебель

Совет по развитию жилищного строительства Сингапура (HDB) дал разрешение на использование бетонной 3D-печати при разработке архитектурных компонентов и различных предметов, таких как скамейки и беседки. Правление рассматривает такие методы для возможного использования в своих владениях в Тенгах и Бидадари.В проекте также используется самый большой 3D-принтер в Юго-Восточной Азии, покупка и установка которого стоит 900 000 долларов.

обширный Испытания в области 3D-печати на бетоне проходят в Сингапурском центре HDB Строительные исследования в Woodlands. Агентство установило бетонную машину AM. позволяет создавать компоненты длиной до 9 м, шириной 3,5 м и высотой 3,8 м. Ранее они успешно напечатали комнату размером 3,6 м на 3 м на 2,75 м в 13 часов назад в августе.

При приеме на работу технологии, они смогли построить комнату примерно за 6 дней.Это включало, не только печать, но и ручная вставка стальной арматуры решетки в конструкции и встраивание окон и дверей. Напротив, их предыдущий рабочий процесс занимал более двух месяцев, чтобы построить аналогичное помещение из сборных железобетонных изделий. производство. На изготовление одной только сборной формы может потребоваться два месяца и даже больше, если включено время разработки. Вдобавок к этому плесень испортится из-за время и широкое использование. С 3D-печатью не нужно беспокоиться о плесени.

S-Squared Inc.Печать 500 кв. Футов. Дом в течение 12 часов

С недавним прогресс в строительной печати, мы наблюдаем значительное повышение скорости, особенно для технологий жилищного строительства. Из здания WASP дом примерно за 10 дней до Be-More-3D, создавая основную структуру дома в течение суток. Теперь компания S-Squared из Нью-Йорка рекламирует возможность создания Дом площадью 500 квадратных футов менее чем за 12 часов. Мало того, что этот дисплей примечателен build-speed, проект также построил самый большой дом, напечатанный на 3D-принтере.

Компания первоначально представила свои Автономная роботизированная система строительства (ARCS) в декабре 2018 года. способны снизить затраты на 70% по сравнению с традиционными методы строительства и продемонстрировали, что он может завершить дома всего за часы. Более того, компания также продвигает это экологически чистое решение для жилищный кризис.

S-Squared 4D Commercial — это подразделение S-Squared 3D Printers Inc., которое успешно разработало современный экологичный принтер для печати на бетоне.Технология позволяет строить дома по точным спецификациям, которые вводят пользователи, и производят все виды домов. Несмотря на демонстрацию достижений в области жилищного строительства, компания также имеет более широкие амбиции, размещая свои сайты на «дорогах и мостах, и все, что в между».

Заключение

Новые компании разрабатывают 3D-принтеры, предлагая инновационные решения для изменения строительной отрасли. Уже есть семьи, переезжающие в дома, напечатанные на 3D-принтере, и вскоре мы сможем доставить дома в сельские районы нашей планеты.Это поистине революционное время для строительной отрасли, и такое огромное развитие было бы невозможно без технологий аддитивного производства.

Информация и изображение — Raconteur.net, aniwaa.com, giatecscientific.com, thebalancesmb.com, 3dnatives.com, 3dprinting.com, UK Construction online

Волнует ли 3D-принтер строительную отрасль?

В то время как в других секторах становится все более обычным делом выкатывать детали или продукты из 3D-принтера, строительная отрасль по-прежнему отстает в этом.Но это скоро изменится. Например, в 2017 году в голландском городе Гемерт на Брабанте состоялась мировая премьера велосипедного моста, напечатанного на 3D-принтере. Затем, в 2019 году, первый в Европе коммерческий конференц-центр (Vergaderfabriek) также был заменен на 3D-принтер в Тойге в голландской провинции Гелдерланд. Развитие этой технологии тоже не стоит на месте.

Например, на прошлой неделе мы писали, что голландский город Неймеген напечатает на 3D-принтере самый длинный в мире велосипедный мост. А в соседнем городе Эйндховен у первого дома из бетона, напечатанного на 3D-принтере, теперь есть арендаторы.Строительство с помощью 3D-принтеров — это ажиотаж, который развеется? Или мы будем видеть это чаще? Будет ли это будущее?

Если бы это зависело от Тео Сале, профессора бетонных конструкций в Технологическом университете Эйндховена (TU / e, аффилированного с проектом Milestone, который отвечает за типографию), так оно и будет. «Таким образом мы оцифровываем не только дизайн, но и само строительство. Это приведет к созданию более экологичного жилья, поскольку вам потребуется меньше материалов.Мы знаем, что выбросы CO2 от бетона относительно высоки. Если технология печати будет развиваться и дальше, я вижу, что стены становятся тоньше и экономится еще больше. Более того, у вас как у архитектора гораздо больше свободы. Это потому, что вы можете печатать бетон любой формы ».

Подпишитесь на IO в Telegram!

Хотите вдохновляться 365 дней в году? Вот возможность. Мы предлагаем вам один «источник инноваций» в день в компактном сообщении Telegram. Семь дней в неделю доставка около 8 р.м. CET. Прямо из нашей редакции. Подпишитесь здесь, это бесплатно!

Подписаться!

Больше преимуществ

У 3D-печатного бетона еще больше преимуществ, продолжает профессор. Принтер выполняет тяжелую работу, поэтому строителям приходится меньше выполнять тяжелую работу. Кроме того, само строительство происходит быстрее, потому что предварительно отпечатанные бетонные блоки нужно только соединить вместе. Салет: «Вы также можете распечатать все детали на стене. Например, вырезы для водопровода и электричества.Но также изоляционные материалы или слой для улучшения акустики ».

Все эти неотъемлемые функции и другие аспекты 3D-печати исследуются Салетом в исследовательской группе 3D Concrete Printing. Это та же группа, которая работает над проектом Milestone. Итак, первый дом этого проекта построен. Партнеры проекта (TU / e, Van Wijnen, Saint-Gobain Weber Beamix, Vesteda, муниципалитет Эйндховена и Witteveen + Bos) ожидают, что последние четыре дома будут сданы быстрее.Эрвин Керстен, менеджер по югу компании Van Wijnen, объясняет: «Мы строим дом из разных компонентов, чего раньше никогда не делали. Фактически, вы всегда работаете над прототипами и улучшаете их. Требуется время, чтобы адаптировать процесс печати, поскольку дом должен соответствовать строгим голландским строительным требованиям ».

Салет добавляет: «Это научило нас еще большему. Мы гораздо лучше знаем, что работает, а что нет. Мы также собираемся внести еще несколько корректировок, чтобы ускорить процесс.Мы не просто многому учимся. Осталось еще четыре дома. То, что мы сразу можем использовать эти знания для дальнейшего развития проекта, — это для меня подарок. Все должно идти не только быстрее, но и в других домах должно быть несколько этажей или дополнительный этаж. Это еще один шаг в развитии этой технологии ».

Печать на сайте

В настоящее время отдельные детали печатаются в специально оборудованном зале для 3D-печати (премьера также состоялась в 2019 году).Как только стены затвердеют, их вывозят на строительную площадку на грузовиках. В конечном итоге, как говорит генеральный директор Бас Хьюисманс, цель также состоит в том, чтобы печатать на месте. «Неустойчиво 3D-печать на большом заводе, а затем загрузка всего на грузовики. Со временем все будет напечатано на месте. Я уже вижу: принтер везет грузовик. Затем архитектор может подключить свой USB-накопитель, на котором есть как бы проект здания. Затем принтер выполняет работу, поэтому, когда они вернутся на следующий день, второй этаж будет готов.Хотя со вторым и третьим домами мы еще не дошли. Но мы все еще можем мечтать ».

В отличие от проекта Eindhoven Milestone, при строительстве Vergaderfabriek в Teuge действительно использовалась печать на месте, говорит Хьюго Ягер из Revelating. Он работал с Vergaderfabriek над оцифровкой вещей. «Эта печать была выполнена Берри Хендрикс из CyBe Construction. Важно, чтобы бетон затвердел в правильных условиях после печати. Эти условия должны быть стабильными. Для этого вокруг строительной площадки в Тёге был установлен большой шатер.”

Сборные и печать на месте

Лично он считает, что в будущем этот метод будет использоваться в основном для уникальных проектов. Метод заготовки , с помощью которого вы производите детали на заводе, больше подходит для масштабируемых проектов. Чтобы проиллюстрировать этот момент, Ягер цитирует проект 3D-печати в Ден-Хелдере на севере Нидерландов. Здесь 154 многоквартирных дома получат новые фасады и балконы прямо на 3D-принтере. Для этого строительная компания Bruil открыла в Венендале фабрику по 3D-печати.

«У 3D-печати есть свои преимущества. Всегда нужно учитывать конструкцию и грузоподъемность. Традиционный бетон имеет гораздо большую массу, тогда как печатный бетон полый внутри. Вы легко сэкономите от 40 до 50 процентов материалов, не только с точки зрения выбросов CO2, но и с точки зрения веса. Кроме того, очень сложно получить из традиционного бетона уникальные формы. Особенно, если вы используете форму только один раз, это очень дорого. Для этой цели больше подходит 3D-принтер, и вам не понадобится пресс-форма.Но технология действительно все еще находится в зачаточном состоянии. Сейчас ведется множество исследований и экспериментов. В этом отношении расширение масштабов и обеспечение стабильного качества часто представляет собой проблему ».

Дом подешевеет?

Ягер говорит, что неудивительно, что внедрение новых технологий в строительном секторе идет медленно. «Строительный сектор и сектор недвижимости сильно фрагментированы, здесь есть различные муниципалитеты, сотни строителей и другие стороны, с которыми приходится бороться.Поэтому неудивительно, что внедрение инноваций происходит не очень быстро. Другой фактор — спрос на жилье достаточный и рынок готов платить за жилье. Следовательно, компании пока не видят необходимости в цифровизации. Но мне любопытно, что будет, если несколько крупных строительных компаний начнут строить дома прямо с заводов. Какие последствия это будет иметь? Подешевеют дома? Возможно, другие строители также присоединятся к процессу индустриализации, если возникнет ценовое давление.”

.