Бетон из пыли, живые кирпичи и другие новейшие технологии.
Нашли опечатку или ошибку? Выдeлите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.
Когда мы говорим о домах будущего, мы представляем высокие стеклянные небоскребы, неоновые дома и квартиры, напоминающие соты пчел.
Судя по современным тенденциям, этим футуристическим мечтам не суждено сбыться. Человечество возвращается к истокам и начинает строить из старых строительных материалов, но с использованием биоинженерии и технологий.
В этой статье рассказываем о том, почему вновь появляются деревянные города, как традиционный бетон делают более экологичным и почему дома будущего могут быть живыми.
Деревянные дома
Древесина — один из традиционных природных строительных материалов, из которого были построены многие европейские города в средневековье.
Деревянные дома являются культурным и историческим наследием многих стран, но в последние несколько столетий древесину в строительстве использовали гораздо меньше. При всей своей твердости и надежности, у дерева есть главный минус — легкая воспламеняемость, которая привела ко многим великим пожарам в истории. Несмотря на это, ученые выдвигают дерево как перспективный экологический материал современности.
Мысли миллиардера: Профессии будущего | Чему учиться? Кто будет ЗАРАБАТЫВАТЬ ДЕНЬГИ?
Преимущества древесины с экологической точки зрения обширны. В первую очередь, дерево — возобновляемый ресурс, а значит при рациональном использовании запасы планеты не будут истощены. Помимо этого, любые отходы от производства и строительства можно переработать в других индустриях, не загрязняя при этом окружающую среду.
По сравнению со сталью или цементом, углеродный след древесины ниже из-за меньших выбросов углекислого газа во всех этапах использования. Более того, даже готовые здания из дерева продолжают поглощать углекислый газ. В среднем, 1 м³ дерева впитывает 1 тонну углекислого газа — это эквивалент сжигания 350 литров бензина.
Чем больше дерева человечество будет использовать в современных постройках, тем меньше углекислого газа будет попадать в атмосферу и ухудшать парниковый эффект.
Однако древесина легко воспламеняется. На данный момент существует химическая обработка дерева, которая помогает решить эту проблему. Блок древесины опускают под большим давлением в огромный сосуд с химикатами, которые проникают глубоко в структуру. При контакте с высокой температурой, эти химикаты будут выделять водяные пары и невоспламеняющиеся газы, что позволит сохранить целостность самого бруска и здания.
Технологию строительства из дерева уже активно применяют в Финляндии. В Хельсинки есть свой Деревянный Город — это целый район, построенный из древесины. Удача такого проекта в Финляндии обусловлена тем, что страна на 75% покрыта лесом. И, несмотря на вырубку лесов, их площадь с годами только увеличивается благодаря разумному восстановлению ресурса. Важное условие экологичности древесины — ее возобновляемость, поэтому Деревянный Город можно считать прорывом в экологических постройках современности.
Бетон из пыли
Бетон — сильный и крепкий материал, который применяется почти во всех постройках. Вследствие этого, цемент, будучи главным ингредиентом бетона, является вторым самым используемым веществом на планете. Человечество ежегодно производит около 4 млрд тонн цемента. При этом в атмосферу выделяется 2,8 млрд тонн углекислого газа — это 4-8% всех выбросов. Несмотря на негативное влияние на планету, человечество не готово отказаться от этого долгосрочного материала, поэтому ученые фокусируются на создании альтернативного состава бетона, чтобы сделать его более экологичным.
Одним из перспективных ингредиентов является летучая зола. Это легкий остаток сгорания угля в промышленности, очень похожий на пыль. Несмотря на безобидный вид, летучая зола несет в себе много тяжелых металлов и оксидов, поэтому попадание ее в природу опасно как и для планеты, так и для человека.
В западных странах около 43% летучей золы перерабатывается в различных индустриях, в Казахстане — только 8%. Если же применять эту золу в дальнейшем при создании бетона, то коэффициент переработки значительно вырастет, а опасные вещества будут «пойманы» в твердом материале. К тому же бетон с летучей золой сильнее и крепче традиционного.
Несмотря на то что экологичный бетон — это объединение двух продуктов, которые загрязняют окружающую среду по отдельности, эта комбинация решает несколько экологических проблем одновременно. Во-первых, переработка угольной золы избавляет атмосферу и природу от токсичных веществ, так как оказываясь в бетоне они становятся замурованными в твердой структуре. Во-вторых, сниженный спрос на цемент сократит потребление природных ресурсов для его производства, что также снижает и выбросы углекислого газа в год. С экономической точки зрения, бетон с летучей золой весьма выгоден, так как угольная зола — дешевый общедоступный ресурс.
Пока что в большинстве коммерческих марок заменяют только 25% цементной массы на летучую золу, хотя есть и особые виды, где заменяют уже 50%. Вполне возможно, что в ближайшем будущем большинство бетона будет с угольной золой.
Пока человечество продолжает жечь уголь, бетон с золой будет наиболее распространенной экологической альтернативой традиционному материалу.
Живые кирпичи
Еще один перспективный строительный материал будущего — грибы, а именно их «корневая» вегетативная система — мицелия. Визуально мицелий похож на тонкие волокна, которые обволакивают пищу грибов и прорастают вглубь.
Таким образом, кирпичи можно создавать, подсаживая грибы к различным остаткам сельского хозяйства: соломе, початкам кукурузы, рисовым оболочкам. Далее колонии позволяют расти в течение нескольких недель в специальной форме.
Полученный блок очень легкий и похож на застывшую пену, но при этом достаточно крепкий и прочный для своего веса, а также водостойкий и огнеупорный. При этом комбинации разных видов грибов и растительных отходов создают мицелиевые кирпичи с уникальными свойствами и характеристиками. Пока что еще рано говорить о домах полностью построенных из грибов, но ученым уже удалось создать грибную изоляцию и напольные плиты.
Экологичность производства заключается в том, что грибы служат хранилищем для углерода: вместо сжигания, сельскохозяйственные отходы замуровывают в кирпичах. Помимо этого, мицелиевые блоки биоразлагаемые и могут быть переработаны в энергетический ресурс. Использование такого строительного материала сократит количество строительных отходов, а значит и загрязнение окружающей среды.
Живой мицелий имеет два преимущества, которые не встречались в строительных материалах до этого. Во-первых, при повреждениях можно создать условия для роста мицелия и просто «зарастить» дыру. И хотя в этом есть очевидная экономическая выгода, это несет пользу и планете из-за отсутствия выбросов и траты ресурсов.
Во-вторых, опыты над мицелием показали, что грибы имеют подобие нервной системы и ощущают определенные изменения в окружающей среде. Учёные надеются, что эту способность можно использовать в создании технологий умных домов. Оба эти преимущества могут оптимизировать строительство домов будущего, но пока что необходимо больше исследований.
Обратная сторона живой натуры мицелия — риск разложения. Чем больше пищи поглощает мицелий, тем быстрее начинается процесс его разрушения. Это влечет большие риски для строительства, так как здание может попросту разрушиться через несколько лет после строительства. Но ученые обнаружили, что при определенных условиях мицелий впадает в спячку.
В таком состоянии грибы остаются живыми, но процесс разложения начинается значительно позже. А значит при должном уходе срок жизни здания увеличится.
Впрочем, эта особенность может обернуться и плюсом. Если строить здания со сроком работы в несколько лет, то пытаться отсрочить разложение мицелия нет смысла. Ближе к окончанию срока службы мицелию будут позволять поглотить здание полностью. В этом случае даже не придется тратить энергию и ресурсы на снос постройки: достаточно дать грибам время, и они полностью переработают его в полезные вещества для почвы.
На данный момент мицелиевые дома — амбициозная идея, которую начинают медленно воплощать в реальность. Пока что наиболее высокая и грандиозная постройка из грибов — это скульптура Hy-Fi, которая находится в Нью-Йорке перед музеем современного искусства. Уже сейчас мицелий тестируют в различных аспектах строительства, и возможно однажды мы все будем жить в живых домах.
Источник: the-steppe.com
Трехмерная стройка. Как человечество обеспечит всю Землю комфортным жильем, покорит космос и построит дома на Марсе?
Напечатать готовый дом за 24 часа или менее чем за месяц возвести устойчивые к метеоритам здания на Луне. А может, и на Марсе? Это не сюжет фантастического фильма, а возможности, которые дает строительная 3D-печать. Развитие этой технологии сделает жилье доступным, повысит производительность труда, сократит выбросы в атмосферу, решит вопросы создания комфортной среды не только на Земле, но и далеко за пределами нашей планеты. О горизонтах, которые открывает человечеству 3D-печать в строительстве, «Лента.ру» рассказывает в рамках проекта «КиберРеальность».
Зеленые технологии
В 2021 году в пригороде Эйндховена на юге Нидерландов развернулся необычный проект. С виду это простая стройка с огороженной территорией, рабочими на участке и спецтехникой. Но на объекте нет бытовок и штабелей стройматериалов, вместо них сюда привозят сразу готовые конструкции, которые выстраиваются в цельное здание. Это первый в Европе жилой дом, которые полностью сделан на 3D-принтере.
Печать всего дома площадью 94 квадратных метра заняла пять суток. При этом стоит он вдвое дешевле аналогичного жилья, построенного «классическим» методом. Здание выполнено в форме валуна, такую форму было бы сложно и крайне дорого повторить без трехмерной печати. Жильцы дома рассказывают, что он получился комфортным и безопасным.
Сейчас таких проектов несколько десятков, а пригодными для жилья признают лишь единицы. Но в будущем это изменится: современные технологии преобразят строительную индустрию до неузнаваемости.
Строительство — одна из самых медлительных сфер для внедрения передовых технологий. Пока в мире появляются сверхумные роботы, беспилотные автомобили и мощные суперкомпьютеры, дома строят так же, как 100 лет назад. И проблема не только в том, что это трудозатратный и долгий процесс. После него еще и остается много отходов, загрязняющих окружающую среду.
Но сегодня строительство находится на пороге революции, которую запустила 3D-печать. Трехмерный принтер позволяет всего за сутки создать квартиру-студию площадью 32 квадратных метра. И это стало возможным благодаря двум россиянам. Несколько лет назад инвестиционный директор «Сколково» Вячеслав Солоницын и сооснователь инжиниринговой компании DI Group Дмитрий Стародубцев создали стартап Mighty Buildings и придумали новый материал. По прочности он сравним с бетоном, но больше подходит для печати.
Технология Mighty Buildings вдвое ускоряет строительство новых домов. Напечатанные здания стоят от 115 до 285 тысяч долларов и пользуются большим спросом в США. Особенно в Калифорнии, где у Mighty Buildings около 3,5 миллиона потенциальных покупателей. Стартап заинтересовал инвесторов и привлек инвестиций более чем на 100 миллионов долларов.
В ближайшие годы мы планируем закрыть десять процентов потребности Калифорнии в одно- и двухэтажном жилье. Десять процентов — это огромная цифра, если мы отталкиваемся от всего рынка в 3,5 миллиона
До 2023 года компания планирует начать строительство малоэтажных жилых домов, а после — создать сеть небольших заводов для массового возведения зданий в регионах с дефицитом жилья.
Но главное, 3D-печать может решить ключевую проблему строительства — снизить негативное влияние на экологию. Беда современных строек в том, что от них остается огромное количество мусора: бетонные плиты, обломки железа, упаковка, остатки от стройматериалов. И это не говоря о загрязнении воздуха из-за бетонной пыли и выбросов углекислого газа, которыми сопровождается любой строительный процесс. 3D-печать решает обе эти проблемы.
«С одной стороны, строительная 3D-печать уже сейчас — практически безотходное производство, а с другой — она открывает возможности для снижения выбросов углекислого газа. В том числе за счет использования новых материалов», — поясняет заместитель директора НИИ строительных материалов и технологий МГСУ, кандидат технических наук Алексей Адамцевич.
В 2020 году суммарная выручка мирового рынка строительства, использующего 3D-печать, превысила семь миллионов долларов. И это только начало: уже в 2028 году эксперты предсказывают рост до миллиарда долларов.
Родом из России
Непосвященным людям может казаться фантастикой, что всего за сутки можно распечатать на принтере целый дом. Строительная 3D-печать — сфера новая, однако ее основы были заложены еще 25 лет назад. В 1996 году ее идеолог Берок Хошневис, профессор из Университета Южной Калифорнии, назвал технологию контурным строительством: роботизированная система без участия человека выкладывает стены и заполняет их бетоном. По сути, он предлагал создать гигантского робота с закрепленным на раме соплом, через которое подается бетонная смесь. Так, за несколько дней, слой за слоем, и предлагал печать дом Хошневис.
Участия людей в строительном процессе не требовалось, им только нужно было установить рельсы вдоль контура будущего дома и довериться машине. Ну и разве что в конце поставить окна и двери в заготовленные проемы. Сам Хошневис описывал свой проект скромно: «Это практически ставшая уже обычной 3D-печать, только в масштабе здания».
На полноценную реализацию своей концепции ученый потратил почти 20 лет. Первый строительный 3D-принтер Хошневис разработал в 2012 году, а первый дом по проекту изобретателя распечатали в 2018 году.
Однако самый первый напечатанный дом появился в Китае. Еще в 2014 году компания WinSun Decoration Design Engineering возвела с помощью 3D-принтера десять домов в промышленном парке провинции Цзянсу. Все они были построены за 24 часа, а их стоимость составляла всего 3 тысячи фунтов стерлингов (по нынешнему курсу — около 300 тысяч рублей).
Китай и Япония занимают около 40 процентов рынка печати домов и остаются лидерами сегмента 3D-строительства
Чаще всего в трехмерной печати домов используется бетон, но у него уже есть альтернативы: материалы на основе серы, известняка, золы, крупнозернистого заполнителя, медного шлака, глины и не только.
«Для каждого материала существует своя технология печати. Одни из лучших перспектив сейчас у 3D-печати бетоном 3D Concrete Printing (3DCP) методом послойной экструзии (непрерывного выдавливания материала — прим. «Ленты.ру»). Эта технология хорошо себя зарекомендовала», — поясняет Адамцевич.
Технология не только используется в России, но и во многом имеет российские корни, добавляет специалист. Россияне даже установили в этой сфере свой рекорд.
Первый в мире объект, напечатанный бетоном непосредственно на строительной площадке в США, создан нашим соотечественником Андреем Руденко
«Самое большое в мире здание в эмирате Дубай (более 600 квадратных метров — прим. «Ленты.ру»), возведенное в 2019 году по технологии 3DCP и внесенное в книгу рекордов Гиннесса, напечатал стартап родом из Иркутска Apis Cor; а первые в мире серийные строительные 3D-принтеры начала продавать по всему миру ярославская компания «AMT-Спецавиа». Да и пилотные объекты на территории России тоже появились, пожалуй, первыми в Европе — еще в 2016-2017 годах», — замечает Адамцевич.
Владелец компании Apis Cor, построившей самое большое здание мира, — Никита Чен-Юн-Тай. В 27 лет он основал стартап, который сегодня является одним из известнейших мировых производителей строительных 3D-принтеров.
Чтобы продемонстрировать мощности своего принтера стоимостью 150 тысяч долларов, зимой 2017 года Чен-Юн-Тай построил в подмосковном Ступино жилой дом площадью 38 квадратных метров. Стены для здания были напечатаны за 24 часа. Себестоимость квадратного метра жилья составила 16 тысяч рублей без отделки, что дешевле аналогичных предложений, построенных классическим способом. По заявлению производителя, возведенные Apis Cor здания прослужат до 175 лет.
Будущее рядом
Может показаться, что россияне производят дома по 3D-технологии только на экспорт, но это не так. Скоро в России появится целая деревня из 12 жилых домов, распечатанных на принтере. Строительством необычного поселка занимается компании «АМТ-Спецавиа» родом из Ярославля. К трехмерной печати компания пришла не сразу.
Первоначально «АМТ-Спецавиа» специализировалась на автоматизированных станках по различным материалам, но в 2012 году присмотрелась к развивающемуся рынку 3D-печати, а уже спустя три года впервые в России запустила серийное производство строительных принтеров. У ярославцев их два типа: S-300 — для печати зданий до трех этажей и S-500 — для многоэтажных зданий.
Дом площадью 46 квадратных метров, распечатанный с помощью принтера S-300, обойдется примерно в 914 тысяч рублей без учета отделки. Строительство первого дома в поселке нового поколения уже началось. Второй планируют построить за 30 часов — по замыслу строителей, это продемонстрирует высокие темпы возведения зданий с помощью 3D-принтера. Строительство третьего дома должно показать, что трехмерная печать способна справляться со сложными архитектурными формами.
Когда все объекты будут готовы, компания планирует использовать поселок для демонстрации возможностей принтера S-300: здесь могут останавливаться специалисты, которые интересуются технологией трехмерной печати.
К слову, в первом доме, построенном «АМТ-Спецавиа» с помощью 3D-принтера, ныне живет семья генерального директора ярославской компании Александра Маслова. Это здание стало первым жилым домом в Европе, созданным при помощи трехмерного принтера. И грандиозным по масштабам — его площадь составляет 300 квадратных метров.
«Все уже давно забыли, что дом был построен каким-то необычным способом. Он дешевле кирпичного и лучше него по прочности и теплоемкости», — говорит Маслов.
Следующая амбициозная задача для специалистов по трехмерной печати — доказать, что 3D-принтеры осилят сложные архитектурные объекты, способные служить в условиях российского климата. Такую цель поставил перед собой застройщик, который собирается возводить двухэтажный жилой коттедж площадью около 200 квадратных метров в Уфе. В проекте принимают участие и международные компании — в частности, один из крупнейших в мире производителей и поставщиков опалубки и строительных лесов Peri. Похожий объект Peri уже печатали в Германии. Компании принадлежит часть производителя оборудования для 3D-печати COBOD, принтер которой будет использоваться в уфимском проекте.
Принтер BOD 2, который применят в Уфе, считается самым быстрым в мире. Он печатает со скоростью 100 сантиметров в секунду. В Германии с его помощью уже построили трехэтажный дом на пять квартир общей площадью 380 квадратных метров.
3D-печать в строительстве будоражит и крупнейшие в мире университеты. Так, еще одну реализацию технологии придумали в Массачусетском технологическом институте (MIT) в Калифорнии — легендарном университете, десятки выпускников которого стали лауреатами Нобелевской премии.
В MIT для строительства зданий по 3D-технологии решили использовать пластиковую или полиуретановую опалубку, которая заполняется бетоном. Примерно за 30 секунд после экструзии из головки принтера слой материала увеличивается в объеме до 80 раз, он становится плотнее и прочнее. Принтер MIT использует платформу на гусеничном ходу с роботизированным манипулятором, который оснащен модульной системой сопел. В отличие от большинства строительных 3D-принтеров, принтер MIT не имеет несущих рам или опор.
Установки для 3D-печати в строительстве пользуются большим спросом, говорит руководитель «АМТ-Спецавиа» Александр Маслов. За пять лет российская компания продала 150 единиц своего оборудования в 15 странах мира, включая Германию, Данию и США. На зарубежные продажи приходится около 70 процентов выручки ярославской компании.
Пока на мировом рынке не так много серийных производителей техники для 3D-печати. Две аналогичные компании существуют в Европе, еще две — в Китае. Россия закрепилась в числе мировых лидеров рынка. Отечественные компании могли бы расти за счет экспорта, но этот процесс осложняется: чтобы экспортировать свои товары в США, где спрос на 3D-печать в строительстве высок, производителям нужно сертифицировать свои технологии трехмерной печати в соответствии с патентными требованиями Соединенных Штатов, сетует гендиректор «АМТ-Спецавиа».
Технологии для людей
Исчезнет ли с приходом 3D-печати традиционное строительство? Этот вопрос стал предметом дискуссии в отрасли с момента появления первых 3D-устройств. Александр Маслов из «АМТ-Спецавиа» отвечает на него однозначно: классические технологии возведения зданий не исчезнут, а трехмерная печать будет использоваться преимущественно для строительства сложных конструкций.
В более отдаленной перспективе 3D-принтеры можно будет применять в жилой высотной застройке. Российское оборудование уже позволяет печатать здания высотой до 80 метров, что соответствует 26-этажному жилому дому. «Самое главное — если на принтере дома печатаются прямо на фундаменте, то получаются монолитные здания, нормативный срок эксплуатации которых составляет 80-100 лет», — поясняет специалист.
Возводить высотки с использование 3D-печати в России пока мешает нормативная сторона строительства. Проекты высотных домов, зданий промышленного назначения или общественно-бытовых зданий должны проходить государственную экспертизу. Но в отношении строительства с использованием трехмерной печати пока нет отработанной процедуры.
Однако потенциал 3D-печати в строительстве огромен, отмечает Адамцевич из НИИ строительных материалов и технологий МГСУ. Причем внедрение технологии выгодно не только застройщику, но и конечному потребителю.
«Из примеров других отраслей мы понимаем, что снижение доли ручного труда и автоматизация процессов ведет к росту производительности и снижению стоимости продукта», — объясняет эксперт.
может простоять распечатанный на принтере дом
И немудрено: при 3D-строительстве всего один оператор принтера может исполнить функцию целой бригады строителей. Даже с учетом того, что смеси для трехмерной стройки стоят дороже простого бетона, экономия все равно очевидна. Егор Яковлев, специалист по материалам из Mighty Tech подтверждает: пока материал для трехмерной печати ненамного дороже обычного бетона.
В конечном итоге широкое внедрение трехмерной печати в строительстве может сделать жилье доступнее, предрекает Адамцевич. Построенные по этой технологии дома уже стоят значительно дешевле. Так, в 2021 году американский стартап SQ4D, который предлагает распечатанные на принтере типовые частные дома, добился сокращения их себестоимости почти в десять раз. В итоге конечным потребителям дома из-под 3D-принтера предлагают по цене, в два раза меньшей, чем аналогичные здания, возводимые привычным способом. При этом на их изготовление тратится в 35 раз меньше времени.
Круглые города
Если приглядеться к облику любого современного города, можно заметить одну очевидную вещь: повсюду преобладают прямоугольные формы. Жилые дома, школы, госучреждения, магазины, даже хозяйственные постройки люди привыкли видеть исключительно прямоугольными. Это не прихоть строителей, а технологическая целесообразность: элементы прямоугольной формы гораздо проще соединять между собой.
«И при этом неважно, идет ли речь о строительстве из штучных элементов вроде кирпича, блоков, панелей и так далее, либо о монолитном строительстве, где также нужно предварительно соединить опалубочные элементы, — люди всегда стремятся к максимальному упрощению и типизации элементов. Как только в проекте появляются более изящные архитектурные формы, мы понимаем, что это уже не для массового строительства, а нечто уникальное, призванное подчеркнуть особый статус места, но при этом требующее существенно больших затрат на производство штучных элементов, а также привлечение опытных архитекторов и строителей, способных выполнять сложные проекты», — объясняет Адамцевич.
В этом вопросе 3D-принтер расширяет перспективы и позволяет по-новому взглянуть на дома с архитектурной точки зрения.
Принтеру все равно, что печатать, — увеличение сложности архитектурной формы не оказывает значимого влияния на трудоемкость печати и, как следствие, на стоимость
Когда же человечество сможет уйти от стереотипного представления о городах и начать строить их по-новому? По-видимому, очень скоро. К этому отрасль подталкивает объективная реальность, говорят специалисты. В эпоху цифровизации все меньше современных людей хотят связывать свою жизнь с тяжелым ручным трудом. А потому единственный выход из сложившейся ситуации — цифровизировать строительную отрасль и повысить производительность труда.
«Рост производительности труда в строительстве стагнирует уже много десятилетий подряд. Такие отрасли, например, как машиностроение или сельское хозяйство, за то же самое время ушли очень далеко благодаря непрерывной автоматизации. В строительстве же, как и 100 лет назад, сегодня преобладает ручной труд. Очевидно, что так не может продолжаться бесконечно, и спрос на автоматизацию строительных процессов объективно уже назрел. Уверен, реализацию этого спроса мы увидим очень скоро — в том числе в бурном развитии технологий строительной 3D-печати», — предсказывает кандидат технических наук Алексей Адамцевич.
Важность новых технологий строительства осознают и на государственном уровне. В частности, Минстрой России работает над внедрением технологий информационного моделирования (ТИМ). Это умное 3D-моделирование будущего объекта, которое учитывает все аспекты строительства и позволяет специалистам эффективнее планировать, проектировать, строить и эксплуатировать здания. Система позволит сделать строительство безопаснее и эффективнее с экономической точки зрения. За счет этого скорость возведения новых зданий увеличится на 30 процентов, а вместе с тем снизится и стоимость объектов.
Более того, в апреле 2021 года в России вступили в силу разработанные Московским государственным строительным университетом стандарты материалов для аддитивного производства, а в июле правительство России утвердило «Стратегию развития аддитивных технологий до 2030 года».
Аддитивные технологии — послойное наращивание и синтез объекта с помощью 3D-печати
«Если перспективы развития строительной 3D-печати для российских компаний, занимающихся этой темой, были и раньше, и все они без особых проблем находили свой рынок и спрос на свои разработки по всему миру, то сегодня наметились позитивные тенденции формирования рынка строительной 3D-печати непосредственно в России, причем как раз на те самые десятилетия вперед», — заключает Адамцевич.
Космические перспективы
Мировые космические агентства объявили целью XXI века полет на Марс. Дата первого полета человека на Красную планету не установлена, но у землян уже есть решение для застройки Марса. И все благодаря 3D-принтерам.
О желании решить проблему возведения домов на Марсе впервые публично заявило НАСА. В 2015 году американское национальное космическое управление объявило конкурс на лучший проект постройки домов на соседней планете при помощи 3D-принтеров. Конкурсантам надо было учесть немало условий, ведь климат на Марсе суров: дома должны быть устойчивы к минус 125 градусам Цельсия (температура на Марсе в зимнее время) и гигантским перепадам температур, непредсказуемым осадкам, радиации, пылевым бурям, торнадо и многому другому. Победителей конкурса выбирали почти пять лет.
В результате первыми стали выходцы из Нью-Йорка SEArch и Apis Cor, которые предложили в качестве дома на Марсе башню витой формы, допускающую непрерывное усиление конструкции. По проекту, зданию обеспечен максимальный доступ к солнечному свету, оно также защищено от космической радиации.
Второе место досталось команде Zoperhous из Арканзаса с концепцией автономных роверов, которые из марсианских материалов создают модульные конструкции для будущих домов. Третьим стал коллектив Mars Incubator из Коннектикута: он предложил дом, состоящий из отдельных модулей (вестибюля, жилого пространства, многоцелевого помещения и зоны биологической регенерации), соединенных проходами.
Несмотря на то что человечество приготовилось к освоению Марса, специалисты все-таки советуют начать космические эксперименты с 3D-застройкой на Луне.
«И лунное сырье, и сырье на Земле, особенно вулканиты — продукты распада остывшей лавы, сейчас активно используются в 3D-печати, особенно для приращения уровня устойчивости и экологичности материала. Уже несколько компаний сотрудничают с НАСА в разработке принтера, который способен располагаться на Луне и создавать там требуемые конструкции», — говорит Егор Яковлев из Mighty Buildings.
3D-принтеры всерьез планируют задействовать в строительстве баз на Луне. Еще в 2013 году об этом заявили в Европейском космическом агентстве (ЕКА). В качестве материала для печати предлагалось использовать переработанный лунный грунт — реголит. Материал для постройки находится непосредственно на Луне, а значит, нет необходимости тратить средства на транспортировку грузов с Земли.
С учетом этого архитектурное бюро Foster + Partners специально разработало концепцию дома в форме купола со стенами, имеющими ячеистую структуру. Конструкция позволит сохранять герметичность помещения при ударе микрометеорита и защитить астронавтов от космической радиации. Для проекта компания Monolite представила D-образный принтер с набором печатающих сопел, установленных на шестиметровой раме.
Скорость печати «лунного» 3D-принтера — около двух метров в час, то есть на строительство полноценного здания с учетом местных особенностей уйдет всего три-четыре недели
Именно на Луне специалисты космической отрасли предлагают отработать технологию застройки Марса. Профессор Йохан-Дитрих Вернер, в то время генеральный директор ЕКА, приводил весомый аргумент. Если землянам потребуется переместиться на другую планету, то они в любом случае столкнутся с необходимостью выживать в тяжелых условиях, так пусть первое внеземное поселение будет находиться всего в четырех днях полета от Земли, а не в шести месяцах, как в случае с Марсом.
Лунная деревня должна стать многонациональным поселением астронавтов, космонавтов и, возможно, даже тайконавтов, уверен бывший глава Европейского космического агентства. А «земные» разногласия не должны быть помехой в освоении космоса. Более того, Вернер убежден, что решение такой сложной задачи способно объединить страны и положить конец всем конфликтам.
Источник: lenta.ru
Пять трендов строительства будущего
Новые формы общежитий, деревянные небоскребы и быстровозводимые постройки — технологии открывают перед строительными компаниями колоссальные возможности. Но пока строительство все еще живет по стандартам середины 19 века. Аналитики CB Insights выяснили, что определит перемены в сфере жилищного строительства в ближайшем будущем.
По данным PwC , американские строительные компании ежегодно инвестируют в исследования и разработки лишь 0,5% выручки. В то же время автомобильные компании вкладывают 3,7%, а производители компьютеров и электроники — 8,8%. Неудивительно, что в этих условиях индустрия жилищного строительства работает по стандартам середины 19 века без каких-либо изменений. Строители по-прежнему выполняют рутинные задачи, используя отработанные за десятилетия приемы.
При этом ситуация на рынке жилья в США ухудшается с каждым годом. Стране не хватает 7,3 млн домов, а цены на них продолжают расти. В 2017 году рост составил 6,2%. Это в два раза выше, чем рост уровня доходов, и в три раза выше уровня инфляции.
Одной из главных проблем аналитики CB Insights называют масштабирование. У компаний нет стандартизованного подхода к архитектурному проектированию, подготовительным работам и строительству. Из-за этого каждый дом сегодня строится как новый проект с нуля.
Однако постепенно ситуацию начинают менять небольшие стартапы. Технологические компании в сфере строительства в 2018 году заключили 45 крупных сделок с инвесторами. Лидером стала американская Katerra, которая в раунде финансирования D привлекла $865 млн на строительство домов по принципу конструктора.
Сборка домов из готовых деталей — лишь один из трендов на строительном рынке. Аналитики CB Insights собрали главные тенденции ближайшего будущего, а мы выбрали из них пять самых интересных.
Заводская сборка и принцип конструктора
Новый подход должен решить вышеупомянутую проблему масштабирования. Процесс строительства нужно перенести со строительной площадки на фабрику. Такой подход позволит одновременно производить несколько компонентов постройки, а потом собирать их, как конструктор LEGO.
Модульное строительство — так называемая префабрикация — практикуется уже не первое десятилетие, но пока широкого применения такой подход не получил. В США над технологиями заводской сборки зданий работает несколько стартапов.
Бруклинская Fullstack Modular применяет метод «строительного инфоменеджмента» и гибкого дизайна. Все компоненты проектируются на раннем этапе, а на финальную сборку уходит намного меньше времени. Стартап Blokable проектирует дома и жилищные блоки по принципу «все включено» — они уже оснащены электропроводкой, трубами и бытовой техникой. Один блок стоит от $58 000 до $85 000, а при необходимости из модулей можно создавать здания в пять этажей.
Тотальный контроль над производством и поставками
Процесс строительства часто затягивается из-за нарушенных каналов поставок и всей цепи логистики. Взять все сферы под свой контроль планирует американская компания Katerra — один из гигантов инновационной строительной индустрии. В штате предприятия уже числится более 1400 сотрудников, а общая капитализация компании оценивается в $1,16 млрд.
Katerra самостоятельно разрабатывает дизайн, производит модульные компоненты, доставляет их на строительную площадку и устанавливает их по своим стандартам.
Создатели компании сравнивают свою деятельность с работой конвейера, который стабильно выпускает продукт один за другим.
Такой подход позволяет Katerra строить здания на 40% быстрее, чем это делают конкуренты. Стартап уже собрал предзаказы на сумму больше $1 млрд и работает над двенадцатью многоквартирными домами. В 2019 году Katerra собирается открыть шесть фабрик по производству строительных модулей.
Деревянные небоскребы
Использование материалов на основе дерева для строительства многоэтажных зданий на 40% снижает массу строения в сравнении со сталью и на 60% — в сравнении с бетоном. Благодаря этому снижаются расходы на строительство фундамента. Пока здания такого типа строят преимущественно в Северной Америке, но скоро они появятся и в других странах.
Коливинги
Каждый четвертый американец отдает больше 50% своего ежемесячного дохода на аренду жилья. В этих условиях технологические компании решили возродить концепцию общежития, сделав ее более комфортной и привлекательной. Обитатели коливингов арендуют небольшие квартиры без кухни и без гостиной — эти зоны приходится делить с соседями.
Строительством жилых коливинг-комплексов в США занимается стартап WeWork, но пока безуспешно. С 2016 года компания открыла лишь два общежития и поставила проект на паузу.
Стартап Starcity арендует жилые комплексы или выкупает их у владельцев, а затем переоборудует в коливинги, включая дополнительные услуги, например, доступ к Wi-fi или сервис уборки жилья. Жильцы платят за аренду около $1800 в месяц. Starcity уже оборудовала под коливинги три здания, в проекте — еще 9. При этом число клиентов в списке ожидания уже превысило 8000.
Амбиции ИТ-компаний
Крупные ИТ-корпорации постепенно включаются в процесс строительства инновационного жилья. Компании строят не только традиционные кампусы, но также оборудуют городские зоны отдыха и проектируют доступное жилье.
Facebook в 2021 году завершит строительство микрорайона Willow Village, на территории которого построят 1500 квартир. Из них 225 будут продавать по цене ниже, чем в среднем по рынку.
В декабре 2017 года Google получила разрешение на строительство жилого комплекса из 9850 квартир. Также подразделение компании — Sidewalk Labs — планирует построить в Торонто умный район площадью более 510 тыс. кв. м. Территорию оснастят специальными датчиками для сбора и анализа данных, а в домах одновременно будут размещать квартиры, офисы, торговые площади и парковки.
Источник: hightech.plus
Будущее строительства
В сравнении с другими отраслями, производительность в строительстве застопорилась за последние 50 лет. Застройщики не изменяли традиционным методам, новые технологии не привносили фундаментальных продвижений в массовое строительство. Однако в последнее время появились трансформационные технологические разработки, принятые на вооружение некоторыми новаторскими компаниями, которые используют их для реализации своих проектов. К таким разработкам, переворачивающим повседневное представление о бизнес модели, относятся — трехмерная печать, моделирование, беспроводное зондирование и автономное обеспечение.
В качестве прорывных примеров специалисты называют такие проекты как:
Бурдж Халифа (Дубай) — самое высокое здание в мире
Бурдж Халифа (Дубай) — самое высокое здание в мире
Edge (Амстердам) — самое инновационное офисное здание в мире.
Edge (Амстердам) — самое инновационное офисное здание в мире | фото mn-textiles.com
Так же внимание инженеров и архитекторов приковано к китайскому стартапу Winsun, реализующему проекты трехмерной печати зданий, и чикагскому Uptake Technologies (самый интересный стартап 2015 года по версии Forbes), который предоставляет услуги интеллектуальной аналитики данных о строительстве. Совместно их вдохновляющие истории дают представление о будущем отрасли.
Для общества это будущее представляется светлым: каждый покупатель в отдельности и сообщество в целом получат выгоду от давно назревшей трансформации. В современном мире глобализации необходима реакция на мега тренды, такие как изменение климата, миграция в городские районы и новый масштабный толчок для инфраструктуры.
Строительная отрасль всегда будет в центре общественных дебатов, являясь двигателем экономики и поставщиком так необходимого всем без исключения жилья. И в ситуации, когда государственное регулирование только ужесточается, экономическая эффективность отрасли будет подвергаться еще более пристальному анализу. Инновации в строительстве могут серьезно повлиять как на экономику, так и на окружающую среду.
Темпы технологического прогресса ускоряются, но через какое время, и какое влияние они окажут на традиционное строительство? Согласно имеющейся статистике, разрыв между «традиционными» компаниями и лидерами технологий только растет, в частности и в отношении их цифровой трансформации.
Итак, как компании могут стимулировать новые идеи, воплощать их в реальность и в конечном итоге преуспеть на рынке? Базовыми критериями называют создание инновационной культуры, разработку долгосрочной перспективы продукта и проактивное формирование нормативной среды. После того, как строительная отрасль будет внедрять новые технологии, начнется «накопление» преимуществ — снижение затрат, сокращение сроков бизнес-процессов и уменьшение воздействия на окружающую среду.
Но при этом решающее значение в трансформации строительной отрасли остается за государством. Для продвижения инноваций необходимо обновление строительных норм, переход к перспективным стандартам, ввод более гибких моделей закупок в сфере инфраструктурных проектов с целью преодоления типичных регуляторных препятствий для новых технологий.
Источник: pr-flat.ru
Будущее строительства — за «цифровыми двойниками»?
За чем в строительстве будущее? На обывательском уровне в таком случае возникает спор между людьми, отдающими предпочтение монолитным домам или построенным из кирпича. Хотя ответ находится совершенно в другой плоскости. Так, сейчас Минстрой России активно внедряет систему управления работой на строительных объектах с помощью технологий информационного моделирования (BIM-технологий). Эксперты считают, что это позволит модернизировать отрасль и повысить качество строительства по всей стране.
«ВЫВОДЯТ ОТРАСЛЬ НА НОВЫЙ УРОВЕНЬ»
Технология информационного моделирования или BIM — это подход к возведению, оснащению, обеспечению эксплуатации и ремонту здания, предполагающий сбор и комплексную обработку в процессе проектирования всей архитектурно-конструкторской, технологической, экономической и иной информации о здании. Причем здание и все, что имеет к нему отношение, рассматривается как единый объект.
С помощью BIM на этапе проектирования создается 3D-модель — цифровой двойник здания, каждый элемент которого может содержать массу нюансов: от технической информации о монтаже до сведений об используемых строительных материалах и сметной стоимости. Также технологии моделирования позволяют настроить логистику материалов и ресурсов для объектов со сложным месторасположением.
Например, при освоении территории в центре города, где нет возможности мобилизовать большие стройплощадки с обширными складами. 3D-модель облегчает планирование сроков и трудозатрат благодаря визуализации строительного процесса, предусматривающей контроль выполнения задач, отставания или опережения графика работ. Данные, взятые из модели, визуализируются в виде графиков и диаграмм. Анализируя эти данные, участники проекта, даже не посещая стройплощадку, могут сделать выводы о прогрессе выполнения работ и принять необходимые меры для внесения коррективов!
Система управления охраной труда с использованием BIM направлена на контроль опасных действий и нарушений при производстве строительно-монтажных работ. С применением BIM-модели появляется возможность отфильтровывать типы нарушений и проводить предварительную оценку будущих мероприятий в области охраны труда, превентивно получить анализ вероятности несчастного случая (риск-ориентированный подход).
«Использование цифровых технологий — это стратегический приоритет развития строительной отрасли. Сквозная технология приведет к изменению смежных информационных систем, которые сейчас применяются в градостроительной деятельности, — пояснил министр строительства и ЖКХ РФ Владимир Якушев. — Уже сейчас необходимо определить и опробовать новации, чтобы в будущем информационные модели стали оперативным средством общения заказчиков и государственных органов на этапе экспертизы, разрешительной и надзорной деятельности. Мы неоднократно говорили, что без «цифрового двойника», то есть без применения BIM-технологий, движения вперед в строительстве не будет».
ОПРОБОВАТЬ ТЕХНОЛОГИИ
Для развития технологии информационного моделирования в стране принимается целый комплекс мер:
1. Формирование правовых основ. Ключевые шаги в этом направлении уже сделаны. Так, в Федеральном законе № 151-ФЗ от 27 июня 2019 года введено понятие информационного моделирования. Завершается разработка правил формирования и ведения информационных моделей, правил формирования и ведения классификатора строительной информации, структуры и состава классификатора строительной информации.
2. Разработка базового элемента развития информационного моделирования — классификатора строительной информации. Суть его в том, чтобы присваивать уникальные имена всем элементам зданий и сооружений, которые строятся в BIM-модели.
3. Создание Государственной информационной системы обеспечения градостроительной деятельности РФ, инфраструктуры, обеспечивающей информационно-технологическое взаимодействие участников градостроительной деятельности.
«BIM — молодая, только формирующаяся технология. Наша общая задача — способствовать ее развитию, — отметил заместитель министра строительства и ЖКХ РФ Дмитрий Волков. — Реализация каждого из проектов — участников IV Всероссийского конкурса с международным участием «BIM-технологии 2019/20» имеет для нас огромное значение. Международная синергия, которую мы сегодня видим, поможет всем нам апробировать лучшие мировые технологии в свою работу. Например, возвести модульное строительство с применением технологий информационного моделирования в промышленный масштаб. Подобные современные технологии, изменяющиеся материалы и методы проектирования выводят строительную отрасль на абсолютно новый уровень и дают возможность реализовывать уникальные проекты».
До конца текущего года в работу будет запущен классификатор строительной информации, запуск которого станет важным шагом на пути широкого использования BIM-технологий.
4. Перевод нормативно-технических документов в машиночитаемый формат.
5. И, наконец, планируется проведение курсов повышения квалификации для обучения государственных заказчиков технологии информационного моделирования.
Представители крупных строительных компаний, экспертного и научного сообщества принимают активное участие в работе по внедрению технологий информационного моделирования в специальном подкомитете Минстроя России. В начале 2020 года состав подкомитета был усилен. Сейчас самое пристальное внимание экспертов сосредоточено на усовершенствовании уже имеющихся и разработке новых нормативно-технических документов.
За четыре года на конкурс поступило порядка 500 проектов
18 августа завершился IV Всероссийский конкурс с международным участием «BIM-технологии 2019/20». В конкурсе ежегодно принимают участие крупнейшие российские и зарубежные проектные и строительные организации, архитектурные бюро, разработчики программного обеспечения, девелоперские компании, а также учащиеся профильных вузов России. Соревнование обладает обширной географией — за четыре года на конкурс поступило порядка 500 проектов из разных городов России, а также из Белоруссии, Казахстана, Италии и Венгрии.
Где в Москве информационное моделирование уже применялось?
♦ Жилой комплекс «Селигер-Сити», 3-я очередь. Девелопер — MR Group. Компания «ИНГРАД Проект» разработала рабочую документацию с использованием BIM-модели.
♦ ЖК бизнес-класса «Серебряный фонтан», Алексеевский район. Группа «Эталон». Каждый из корпусов жилого комплекса получил индивидуальное архитектурное решение. Автор архитектурной концепции проекта — бюро SPEECH.
♦ Комплекс премиальных апартаментов с общественно-деловым пространством «RED7» «Проектного бюро АПЕКС». При работе с авторами проекта использовалась платформа BIM360 Team (сейчас BIM360 Design).
Источник: www.minstroyrf.gov.ru