3d печать в строительстве преимущества

Правительство РФ приняло концепцию развития аддитивных технологий (3D-печать)

Аддитивные технологии – технологии послойного наращивание и синтеза объектов.

• организацию производств 3D-принтеров и комплектующих к ним;
• создание и актуализацию необходимой нормативно-технической базы;
• создание благоприятной организационной и правовой среды для продвижения новых технологий с минимумом организационных и регуляторных барьеров;
• активное импортозамещение.

Спрос на строительные 3D-принтеры будет расти

Применение аддитивных технологий в мире нашло активное применение в строительной сфере.

Существуют различные типы строительных 3D-принтеров. Они отличаются друг от друга по:

• конструкции;
• методу возведения стен здания.

В зависимости от конструкции строительные 3D-принтеры бывают:

• портальной конструкции;
• 2-х и 4-опорной конструкции;
• на базе руки-манипулятора;
• циркульной конструкции.

Отличительной особенностью разных строительных 3D-принтеров является их способность печатать небольшие архитектурные формы или детали сооружений с последующей сборкой их на объекте, либо печать всего здания на месте возведения дома.

Обзор гаража напечатанного на 3d-принтере | Сколько стоит 3d-печать гаража? | Разбираем 3d принтер

Процесс 3D-печати зданий

Процесс 3D-печати здания выглядит следующим образом. Сначала подготавливается строительная площадка. Затем с помощью специальной программы сервопривод экструдера выдавливает строительную смесь (пескобетон, смесь на основе гипса, фиброволокна, геополимеры) со специальными добавками. 3Д-печать производится горизонтальными слоями – каждый следующий поверх предыдущего.

Наносимый слой уплотняет нижний, увеличивая его способность выдерживать вес конструкции. В местах оконных и дверных проемов экструдер делает пропуски для их формирования. Дополнительно конструкция возводимого дома упрочняется с помощью армирования.

Преимущества 3D-печати зданий

Можно выделить следующие преимущества применения строительных 3D-принтеров:

• высокая скорость строительства – высокая доля эффективного использования рабочего времени (отсутствие простоев, характерных для традиционной технологии строительства), работа днем и ночью. Как следствие ускоренные сроки строительства;
• максимальная автоматизация производственного процесса и минимизация «человеческого фактора». Как следствие: снижение ошибок, строительство в сложно доступных и недоступных для людей местах. Требуются только: оператор принтера и водитель бетономешалки;
• высокое и стабильное качество выполняемых работ;
• полное отсутствие отходов от производственного процесса;
• снижение затрат: энергоресурсов, экономия на оплате труда и прочее;
• широкие дизайнерские и архитектурные возможности, недоступные для традиционного строительства;
• бесшумность процесса строительства. Традиционное строительство дома сопряжено с повышенным шумом от рабочего оборудования и различной техники, приезжающей на стройплощадку. 3D-печатание зданий лишено данных источников шума.

Недостатки 3D-печати зданий

Помимо очевидных преимуществ трехмерной печати зданий, существуют и ее недостатки:

• для печати стен зданий требуются смеси с высокой скоростью схватывания и затвердевания. Для неответственных деталей, например, малых форм для ландшафта, можно использовать недорогие смеси;
• могут образовываться воздушные полости, снижающие прочность конструкции. Это происходит из-за невозможности виброобработки;
• не до конца отработана технология армирования. Предлагаются разные технические решения, которые требуют проверки временем;
• работы могут производиться только в сухую погоду при плюсовых температурах из-за рабочих возможностей смеси. Сам принтер может работать при низких температурах до -35 0 С;
• напечатать можно только стены. Для качественной 3D-печати привычной конструкции кровли принтеров пока нет. Хотя для нестандартных небольших домов крыши печатают в виде горизонтальных перекрытий, либо печатают дома в верхней части в виде купола, что не требует традиционного потолочного перекрытия;
• высокая стоимость строительного 3D-принтера. Отечественный 3D-принтер для печати зданий стоит около 4,5 млн рублей. Для его окупаемости необходимо построить не одно здание;
• пока можно печатать небольшие по высоте здания в 2-3 этажа. Размеры печатного дома зависят от технических возможностей принтера. Таким образом область применения трехмерной печати здания сейчас ограничено применением в малоэтажном домостроении. Для печатания многоэтажного дома потребуется принтер по высоте больше, чем сам дом. Можно представить, какого размера он должен быть.

Использование 3D-печати в мировой строительной отрасли

Технологию 3D-печати зданий изобрел иранец Хошневис. Строительные 3D-принтеры уже получили широкое распространение в мире. Строители на разных континентах успешно используют аддитивные технологии для печати как отдельных строительных элементов, так и зданий в целом. Здания, построенные с использованием 3D-печати, существуют в Китае, США, Франции, ОАЭ, Саудовской Аравии, Мексике, Испании, Дании, Филиппинах, Италии и других странах.

В России также существуют примеры 3D-напечатанных зданий:

Дом 2017 года в Ступино площадью 37 м 2 , имеет нестандартную форму. Выбор такой интересной формы, разработчики объяснили желанием показать гибкость возможностей 3D-печати при строительстве зданий. Коробка этого дома была напечатана всего за 20 часов. Время застывания бетона 28 дней. Таков срок выполнения основных работ по возведению каркаса здания.

Дом 2017 года в Ярославле напечатан с помощью портального принтера. Это первый в Европе жилой дом, построенный при использовании 3D-печати. Для примера можно сравнить затраты на возведение каркаса этого дома с помощью примененной 3D-печати и обычным способом строительства. Каркас напечатанного здания обошелся в 436 тысяч рублей.

Для сравнения такая же коробка дома при традиционном строительстве обошлась бы в 750 тысяч рублей. К тому же сроки ее возведения были бы существенно длиннее.

Пока применение 3D-принтеров для печати зданий ограничено. Пройдет еще лет 10, чтобы они стали интересны для широкого круга строительных компаний. Но уже сейчас можно найти адресное применение для таких технологий. Это, например, строительство временного небольшого бюджетного жилья для беженцев или для людей, лишившихся жилья от природных катаклизмов.

Что касается самого большого в мире напечатанного здания, то оно находится в Дубае (ОАЭ). Площадь дома составляет 641 м 2 с высотой 9,5 м. Власти Дубая планируют к 2030 году построить до 25% новых зданий с помощью трехмерной печати.

Использование 3D-принтеров в строительстве имеет очевидные перспективы. Это позволит сократить количество людей на стройках, исключить человеческий фактор, снизить затраты, повысить производительность труда. Новое направление вдохнет новую жизнь в отечественную строительную отрасль и привлечет в нее молодых амбициозных специалистов. Поддержка аддитивных технологий на государственном уровне позволит строительной отрасли успеть встать на путь инновационного развития, а не деградировать с давно устаревшими технологиями.

Источник www.oknamedia.ru

Чем полезен строительный 3d принтер?

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!

1. 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. 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.

2. 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.

3. 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.

4. 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.

5. 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.

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.

Хотим рассказать о том, что такой в сопло прибора добавляется специальный полимер, главные ингредиенты состава: 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.

6. 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.

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.

Источник stroyka.ru

Распечатай себе дом: изучаем возможности применения 3D-принтера в строительстве

Технологии не стоят на месте. Не так давно российские ученые объявили, что сумели распечатать на 3D-принтере искусственное сердце, то и дело попадаются сообщения, что подобный агрегат с нуля сможет создать все детали для велосипеда и даже автомобиля, но это еще не всё.

Умельцы и придумщики шагнули ещё дальше, из микромира в макромир, и научились распечатывать на принтерах настоящие дома. Нет, не макеты, полноразмерные жилища для людей. Сегодня редакция Homius.ru решила поподробнее изучить этот вопрос и рассказать, насколько интересна для россиян будет такая технология и насколько практично будет распечатать себе новый дом. Кроме того, в этом обзоре рассмотрим иные возможности применения 3D-принтера в строительстве.

Что такое строительный 3Д-принтер и зачем он нужен

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

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

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

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

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

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

Как работает строительный 3Д-принтер

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

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

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

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

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

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

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

Виды 3Д-принтеров для строительства дома

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

Вариации конструкций строительных 3D-принтеров

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

Дом, напечатанный чудо-принтером

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

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

Достоинства и недостатки применения 3D-принтера в строительстве

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

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

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

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

Строительная площадка под строительство дома на 3D-принтере

Ведущие производители принтеров для 3D-печати домов

В России пока немногие компании решились освоить такую технологию строительства. Ещё меньше занимаются серийным производством такого оборудования. Всё-таки, пока это штучный товар. Однако, всё же можно назвать одну из них, которая уже прочно заняла лидирующие позиции в этой области. Это фирма СпецАвиа.

Её персоналом был разработан и опробован прототип строительного 3D-печатного аппарата и осуществлена пробная печать.

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

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

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

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

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

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

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

Примеры домов, построенных с применением 3D-печати

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

Источник homius.ru