Создание строительных 3D-принтеров для возведения зданий и сооружений, их преимущества и недостатки. Использование послойного нанесения раствора методом экструдирования. Усовершенствование конструкции механизмов 3D принтера для высотного строительства.
| Рубрика | Строительство и архитектура |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 01.03.2019 |
| Размер файла | 2,9 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.Allbest.Ru/
Размещено на http://www.Allbest.Ru/
Размещено на http://www.Allbest.Ru/
ФГБОУ ВО «Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»
3D-печать в строительстве
Гришин В.В., Зайцев Н.Ю.
Насколько прочный и тёплый дом напечатанный на 3D принтере?
Нижний Новгород, Россия
Рассмотрена концепция строительства зданий и сооружений с помощью 3d-принтера.
Ключевые слова: 3d-печать, 3d-строительство, 3d-принтер.
Grishin V.V., Zaitsev N.Y. 3D-printing in construction
Cjncept of construction of buildings and structures by 3d-printer.
Key words: 3d-printing, 3d-construction, 3d-printer.
В начале двухтысячных годов стало развиваться 3D строительство. Речь идет даже не об отдельных элементах, а о полноценном жилом доме. Для этого были созданы строительные 3D-принтеры. Их отличием от обычного 3D-принтера являются используемые материалы, способ печати и достаточно большие габариты прибора.
Рис. 1. Пример строительства дома с помощью 3d-принтера
послойный строительный экструдирование раствор
Использовать технологию лазерного спекания и цифровую обработку светом не целесообразно. Для строительных нужд стали использовать послойное нанесение материала: специально приготовленный раствор посредством метода экструдирования укладывается слой за слоем, что значительно ускоряет процесс возведения здания. Полученные готовые фигуры будут иметь некоторые недостатки, но они легко поддаются корректировке.
Рис. 2. Послойное нанесение раствора при возведении стены
Использование 3D принтеров в строительстве началось с изготовления изделий различных форм. Но конструкция аппарата не обладала необходимыми требованиями для возведения целого здания.
Поэтому со временем конструкция 3D принтера была усовершенствована, и стали создаваться действительно поражающие аппараты. Примером может являться 3D-принтер WinSun от шанхайской компании Shanghai WinSun Decoration Design Engineering Co. Аппарат длинной 150 метров и шириной 10 метров был способен напечатать дом высотой до 6 метров. С его помощью возможно возведение небольших, простых по конструкции одноэтажных зданий. Полученные сооружения обходились на 50% дешевле по сравнению с обычными методами строительства.
Строительство посёлка с помощью строительного 3D-принтера S-300. АМТ. (Часть 1)
Размещено на http://www.Allbest.Ru/
Размещено на http://www.Allbest.Ru/
Размещено на http://www.Allbest.Ru/
Рис. 3. Внешний вид 3d-принтера
Строительство небольшого дома не является сложным процессом, но возведение многоэтажного сооружения довольно затруднительно. Основная проблема — это подходящий 3D-принтер. Для высотного строительства требуется создать аппараты достаточно больших габаритов, что представлялось сложным на столь раннем этапе развития данного метода возведения конструкций, но не невозможным.
В настоящее время 3D печать на практике используют лишь несколько крупных строительных компаний. Нет сомнений, что в будущем оно получит широкое применения строительства как для малоэтажных, так и для высотных зданий и сооружений.
Рис. 4. 5-этажный дом, напечатанный 3d-принтером
Список литературы
1. Строительные 3D-принтеры [Электронный ресурс]
2. Печать домов на 3D принтере [Электронный ресурс]
3. 3D-печать домов [Электронный ресурс]: [сайт]
Размещено на allbest.ru
Подобные документы
Технология 3D-печати зданий и сооружений. Применение экструдирования в строительстве: печать несъемной опалубки, армирование конструкции, укладка товарного бетона. Материал, применяемый в 3D строительстве. Преимущества и перспективы развития технологии.
презентация [7,5 M], добавлен 06.12.2016
Характеристика способов возведения подземных сооружений в зависимости от гидрологических условий и глубины заложения: открытого, отпускного и «стена в грунте». Рассмотрение задачи эффективного теплосбережения при строительстве и реконструкции зданий.
реферат [903,0 K], добавлен 27.04.2010
Условия строительства завода, календарный план на подготовительный период. Строительный генеральный план. Организационно-технологические схемы возведения зданий и сооружений. Ведомость объемов строительных, монтажных и специальных строительных работ.
курсовая работа [66,5 K], добавлен 02.12.2011
Новые искусственные материалы. Развитие быстровозводимого строительства. Современные приемы и методы высотного строительства. Основные виды строительства зданий. Работы по каркасному строительству.
Панельное строительство по современным технологиям.
презентация [359,4 K], добавлен 23.01.2017
Особенности архитектуры Ирана и появление новых типов гражданских зданий (торговых, общественных, коммунальных). Создание ансамбля городской площади, ханского дворца и соборной мечети. Строительные материалы, конструкции, приемы возведения сооружений.
Источник: revolution.allbest.ru
3D принтеры в космической отрасли
В своем рассказе «Необходимая вещь», написанном в 1955 году, Роберт Шексли описал конфигуратор, который двое космонавтов взяли с собой в межзвездную экспедицию для того, чтобы печатать на нем все, что им может понадобиться в космосе – от запчастей для корабля до яблочного штруделя на десерт. Прошло чуть более полувека, и реальность хоть и не переплюнула воображение писателя, но вплотную к нему приблизилась. НАСА ведет разработку 3д принтера для печати запчастей прямо на МКС. Действительно, развитие 3д принтеров в ближайшем будущем может существенно повлиять на космическую отрасль в целом и на перспективы развития отдельных конструкторских бюро в частности.
3д-принтер – это устройство, использующее метод послойного создания физического (твердотельного) объекта по цифровой 3д-модели. 3д-печать может осуществляться с использованием различных материалов: пластик, металл, стволовые клетки и даже пищевые компоненты. Технологий 3д-печати на сегодняшний день также очень много, и постоянно появляются новые. Существуют две основные технологии формирования слоёв: лазерная и струйная. Наиболее часто используемые – лазерная стерлитография и селективное лазерное спекание.
Рассмотрим существующие и потенциальные возможности использования 3д принтеров в космонавтике и космической промышленности.
3д принтеры в космосе
3д печать может найти применение в космосе в следующих перспективных направлениях:
1. 3д принтеры для создания запчастей и инструмента на борту корабля.
Американское космическое агентство NASA и компания Made in Space осенью 2014 года собираются отправить на МКС первый 3D принтер для производства различных деталей: запчастей, инструментов и научного оборудования.
Принтер будет изготавливать модели послойно из полимеров и иных материалов. 3д-модели для создания объектов помещены в память устройства либо будут передаваться с Земли в случае необходимости.
С новой технологией связывают грандиозные перспективы в оптимизации работы на орбите: от самого простого — трехмерной печати каких-то сломавшихся деталей, до самостоятельного создания роботов, навигационных систем, скафандров и исследовательского оборудования.
2. 3д принтеры для создания в космосе крупногабаритных конструкций.
NASA в рамках программы NIAC в 2013 году выделило компании Tethers Unlimited,Inc. (TUI) 500 тыс. долл. на дальнейшее развитие технологии автоматизированной сборки в космосе SpiderFab.
В основе технологии лежит трасселятор (Trusselator) – устройство, представляющее собой своеобразную помесь 3D-принтера и вязальной машины. Устройство в настоящее время успешно проходит испытания в лаборатории.
На одной стороне цилиндрического корпуса расположена катушка с нитью (в качестве сырья устройство использует пластик, например углеволокно), а на другом находится экструдер, через который выдавливаются три основные трубы будущей фермы или другой конструкции. Ферма усиливается путем обмотки нитью, в итоге робот длиной около метра может создать ферму длиной в десятки метров.
Робот-трасселятор с помощью манипулятора и специального сварочного аппарата сможет соединять исходные фермы в большие сложные конструкции и покрывать их солнечными панелями, светоотражающей пленкой и выполнять другие операции, в зависимости от целей миссии. Тип трасселятора может быть разным, например он может производить круглые или квадратные трубы различного диаметра и толщины.
Трасселятор может строить крупногабаритные конструкции, например километровые рамы для массива солнечных панелей.
Трасселятор размером с наноспутник может изготовить ферму длиной 10 и более метров.
Роботы SpiderFab оснащены экструдером, выдавливающим готовую пластиковую трубу барабанами-контейнерами большой ёмкости с сырьем, и манипуляторами для сборки конструкции
Технология позволяет изготавливать в космосе очень большие, длинной в несколько километров, каркасы космических кораблей, фермы антенн, базовые структуры солнечных электростанций, огромных телескопов и т.д.
В настоящее время конструкции, которые отправляются в космос, имеют огромный избыточный запас прочности для того, чтобы выдержать перегрузки при старте. Обычно в космосе такие сверхпрочные конструкции не нужны, зато нужен очень большой размер, например для телескопов-интерферометров. Аппараты SpiderFab позволят строить именно такие конструкции: легкие, крупногабаритные и с низкой стоимостью жизненного цикла.
Все необходимые части орбитального производственного комплекса SpiderFab можно вывести в космос с помощью существующих ракет-носителей. Фактически, даже при нынешних технологиях SpiderFab позволяет реализовать прорывные проекты, вроде строительства космических станций за орбитой Луны или солнечных электростанций мощностью в сотни мегаватт. При этом стоимость конструкций, произведенных с помощью SpiderFab, будет относительно небольшой. Одним из примеров использования SpiderFab может быть строительство космического радиотелескопа стоимостью $200 млн. с диаметром антенны более 100 м. О таком инструменте астрономам сегодня приходится только мечтать, но технология SpiderFab может сделать эту мечту реальностью уже в ближайшие десятилетия.
3. 3д-принтеры для строительства объектов на других планетах, например на Луне, в том числе из подручного материала.
В 2011 году NASA опубликовало свой проект строительства лунной базы с участием большого количества роботов (экскаваторы, бульдозеры, измельчители и т.д.).1
Сейчас Европейское космическое агентство предложило альтернативный проект 3д-печати лунной базы, используя в качестве строительного материала местный грунт.
Для печати используется принтер D-Shape от британской компании Monolite. На Луне принтер сможет использовать в качестве материала местный грунт, реголит.
Реголит — рыхлый, разнозернистый обломочно-пылевой слой глубиной несколько метров, состоящий из обломков изверженных пород, минералов, стекла, метеоритов, и хорошо подходит для строительства.
На фотографии — полуторатонный строительный блок, сделанный принтером D-Shape в качестве демонстрации. Для печати использовался материал, на 99,8% аналогичный реголиту, полученный из базальтовых пород одного из вулканов в центральной Италии.
Печатающая головка 3D-принтера ходит по шестиметровой рамке. Робот печатает со скоростью 2 кубометра в час, окончательная версия будет печатать 3,5 кубометра в час. Строительство одного небольшого здания займёт около недели.
На картинке ниже можно рассмотреть в подробности макет проекта Европейского космического агентства. База состоит из четырёх жилых модулей, из них центральный и верхний левый модули уже закончены, а ещё два находятся в последней стадии строительства. Жилые модули соединены тоннелями, на каждом из них есть по четыре люка-иллюминатора. Примерный размер базы можно оценить в сравнении с астронавтом, который стоит рядом с центральным модулем.
Сейчас 3д принтеры пытаются применить в строительстве на Земле. Китайская компания WinSun сообщила о том, что ее новый 3D-принтер позволит создавать доступное и недорогое жилье в невероятно сжатые сроки — за 24 часа компания может отпечатать 10 домов площадью в 200 квадратных метров каждый. Себестоимость одного напечатанного здания около 5 тыс. долл.
4. Пищевые 3д принтеры
В 2013 году NASA объявило о финансировании разработки первого в мире 3D принтера, который будет создавать еду1. Такое устройство поможет космонавтам при длительных полетах в космос.
Новый принтер может готовить еду из ингредиентов, которые хранятся в порошковой форме в специальных картриджах. Смешав содержимое разных картриджей, добавив воду или масло, можно получить различные блюда.
3-D принтер распыляет ингредиенты слой за слоем, создавая твердую трехмерную пищу.
Первое, что получат с помощью 3D принтера, станет пицца. Сначала распечатают тесто, затем томатную основу, а после этого протеиновый слой. При этом источником протеинового слоя может стать все, что угодно, включая животных, молоко и растения. Альтернативными ингредиентами могут быть насекомые и водоросли.
Срок годности одного пищевого картриджа составляет около 30 лет, что достаточно, например, для полета на Марс.
5. Биопринтеры
Возможно, благодаря разработкам биологов уже в ближайшем будущем астронавтам не придется везти с собой в космос большие объемы биоматериалов: дерево, кости, шелк и даже донорские органы — все это можно будет напечатать из небольшого количества клеток на 3д-принтере.
Исследователи из Стенфордского Университета разрабатывают технологии 3д-печати, которые позволят астронавтам получать биоматериалы вроде зубной эмали или дерева прямо в космических лабораториях.2 В 2013 году НАСА выделило на эти исследования грант в 100 тыс. долл.
Технология предполагает внедрение кластеров клеток в специальный гель, который затем выдавливается из пьезоэлектрической печатающей головки, выстраивая матрицу для экстракции желаемого материала.
В данный момент ученые настраивают оборудование и создают базу данных для всех существующих в природе типов клеток. Никто не будет брать корову, овцу, шелкопряда или дерево на Марс. Однако качественная ткань или древесина может понадобиться. Поэтому вместо того, чтобы использовать целый организм, — в том числе и на Земле, можно напечатать ряд клеток, из которых затем произвести нужный продукт.
В последние годы разработки в области 3D-биопечати активно ведутся по всему миру. Биопринтеры искусственным способом создают живую ткань, накладывая живые клетки слой за слоем. В настоящее время все биопринтеры являются экспериментальными, тем не менее, в будущем они смогут произвести революцию в медицине.
Биопринтеры могут иметь разные конфигурации, но принцип работы один: они выводят клетки из печатающей головки, которая движется влево-вправо, вперед-назад, вверх- вниз, чтобы поместить клетки куда требуется. Таким образом, за несколько часов можно получить органический объект, который состоит из огромного количества очень тонких слоев.
В дополнение к выводу клеток, большинство биопринтеров также выводят растворимый гель для поддержки и защиты клеток во время печати.
В декабре 2010 года компания Organovo создала при помощи биопринтера первые кровеносные сосуды с использованием клеток, полученных от одного донора. Компания также успешно имплантировала нервы, созданные при помощи биопринтера, крысам, а эксперименты по пересадке созданных таким методом тканей человеку запланированы на 2015 год. Тем не менее, ожидается, что первое коммерческое применение биопринтеров будет заключаться в производстве простых человеческих структурных тканей для токсикологических испытаний. Это позволит ученым тестировать лекарства на моделях печени и других органах, созданных на биопринтере, тем самым снижая потребность в экспериментах на животных.
Со временем, как только испытания на человеке будут завершены, Organovo надеется, что биопринтеры будут использовать для получения трансплантатов кровеносных сосудов и применяться в операциях по шунтированию сердца. Намерения компании включают масштабную разработку технологий создания тканей и органов “на заказ”. Ожидается, что первым искусственно созданным человеческим органом станет почка, так как при трансплантации эти органы наиболее востребованы.
Научный прогресс со временем позволит получать в лабораториях органы с помощью биопринтеров из собственных клеток пациента, что может привести к революции в медицине. Будут разработаны методы, позволяющие распечатать новую ткань или орган непосредственно на теле. В следующем десятилетии врачи получат возможность просканировать раны и нанести слои клеток для их быстрого заживления.
В настоящее время команда исследователей биопечати под руководством Энтони Алата (Anthony Alata) в Wake Forrest School of Medicine разработала принтер, создающий кожу. В начальных экспериментах они взяли 3D-сканы тестовых травм, нанесенных мышам, и использовали эти данные для управления головкой биопринтера, которая распыляет клетки кожи, коагулянты и коллаген на рану. Результаты этого эксперимента оказались также весьма многообещающими: заживление ран проходило всего за две – три недели (примерно пять-шесть недель – в контрольной группе).
Частичное финансирование проекта создания кожи с помощью биопринтера осуществляется американскими военными, которые добиваются развития биопечати in situ, чтобы лечить раны прямо в боевых условиях. В настоящее время работа все еще находится в фазе доклинических испытаний. Алата развивает технологии, экспериментируя на свиньях. Тем не менее, испытания на людях, пострадавших от ожогов, могут быть осуществлены в течение ближайших пяти лет.
Подобные биопринтеры на борту космического корабля помогут увеличить срок пребывания космонавтов в космосе и решить ряд медицинских проблем.
3д принтеры в космической промышленности
Не только в космосе, но и на земле 3д принтеры способны повысить эффективность работы космической отрасли.
Центр космических полётов им. Годдарда (США) во время испытаний звуковой ракеты уже отправил в полёт отсек аккумуляторной батареи, напечатанный на 3D-принтере, а Центр космических полётов им. Маршалла оснастил двигатели для ракет RS-25 и J-2X напечатанными на 3D-принтере компонентами.
В целом 3д-принтеры применяются в производстве:
— для быстрого изготовления прототипов моделей и объектов для дальнейшей доводки или эксперимента;
— для быстрого производства — изготовление деталей из материалов, поддерживаемых 3D-принтерами, в том числе из металла. Это позволяет наладить производство сложных, массивных, прочных и недорогих систем. Пример — беспилотный самолёт компании Lockheed, большая часть деталей которого была изготовлена методом скоростной трёхмерной печати.
для изготовления выжигаемых моделей и форм для литейного производства.
3д-принтеры уже позволяют экономить на стоимости и времени производства. Скоро эта экономия станет весьма ощутимой.
Источник: glavconstructor.ru
Мобильный строительный 3D-принтер
Отечественный компактный мобильный строительный 3D-принтер.
Мобильный строительный 3D-принтер является оборудованием, предназначенным для мало- и среднеэтажного строительства.
Мобильный строительный 3D-принтер и его применение:
Полностью компактный мобильный строительный 3D-принтер Apis Cor, работающий 24 часа в сутки, имеющий маленькие габариты и небольшой вес.
Мобильный строительный 3D-принтер применяется в мало- и среднеэтажном строительстве.
Экономия до 70% при возведении каркаса здания по сравнению с традиционным строительством.
Преимущества:
– высокая скорость строительства зданий и сооружений – до 100 м2 в сутки;
– идеальная геометрия возводимых зданий и сооружений;
– экономия до 70% при возведении каркаса здания по сравнению с традиционным строительством за счет экономии на оплате труда, низкого энергопотребления, сокращения сроков строительства и пр.;
– многообразие возводимых архитектурных форм;
– компактные габариты и небольшой вес: длина 5 м., ширина 1,5 м., высота 1,5 м., вес 2,5 тонны;
– простота доставки: используется стандартная строительная техника;
– простота монтажа: без предварительной подготовки площадки и отладочных работ по принципу “поставил и работает”;
– быстрый запуск: запуск оборудования на месте не более получаса;
– большая зона печати – до 192 м2 практически без ограничений в высоту с одной точки печати (при перемещении принтера площадь существенно увеличивается);
– печать в двух плоскостях. Больше архитектурных возможностей за счет поворотной экструдерной головки, что позволяет печатать наклонные стены по вертикали и горизонтали;
– низкое энергопотребление – 8 Квт/час;
– полное отсутствие строительного мусора;
– полная автоматизация технологических процессов.
Примечание: описание технологии на примере строительного 3d принтера компании Apis Cor.
3d моделирование строительство
стоимость 3д принтеров
3d 3д принтер в строительстве домов для бетона
3d строительный принтер строительных материалов в россии
дом напечатанный строительным 3d принтером
купить мобильный яб2016 строительный 3d 3 д принтер apis cor цена в китае строительный трехмерной печати 3d s 1160 s 2020 для строительства домов
применение производители строительных 3d 3д принтеров в строительстве
сколько стоит самодельный российский строительный 3d 3д принтер
стоимость строительного 3d 3д принтера
строительном принтере apis cor
цена строительные 3d принтеры 3d 3д для печати для строительства для домов бетона
строительный 3 d 3 д 3d 3д принтер для строительства домов купить своими руками apis cor s 1160 купить в китае цена видео 3д китай ооо экоформ 3д который печатает дом спецавиа
Источник: xn--80aaafltebbc3auk2aepkhr3ewjpa.xn--p1ai