0
3D принтеры в строительстве когда мы будем печатать дома.
В настоящее время появилось много информации о 3D-принтерах, способных печатать объемные объекты. Но в нашей стране большая часть населения не воспринимает эти публикации всерьез. Возможно, это происходит потому, что мы хорошо осведомлены с какой черепашьей скоростью у нас внедряются новые разработки.
Но так происходит не во всем мире . Уже сейчас 3D-принтеры широко используются для печати отдельных объемных деталей для разных отраслей промышленности. И, конечно же, их возможности не могли пройти мимо архитекторов и строителей.
Высказанная впервые, идея печати готовых зданий практически всем показалась бредовой. Но как только начались работы в этом направлении и идея начала обретать материальное воплощение, степень скептицизма резко пошла на убыль.
Разработка новых технологий 3D-печати крупных объектов.
Работа в этом направлении ведется сразу в нескольких странах6 Великобритании, США, Нидерландах.
Трудность печати крупных объектов заключается не столько в отсутствии оборудования, сколько в необходимости разработки соответствующих смесей, которые можно использовать для строительства т технологий, способных заменить традиционное строительство без потери прочности возводимых зданий.
На данный момент необходимо решить три основных задачи 3D- билдинга.
Существующие модели 3D-принтеров в качестве строительного материала основном используют бетонную смесь, которая методом экструзии выкладывается горизонтально на ранее выложенный принтером слой. Пока нет такого 3D-принтера, который бы предусматривал самостоятельное автоматическое армирование конструкции. И, если укладку горизонтальной арматуры еще можно осуществить вручную, то о вертикальном армировании пока приходится только мечтать. Проблема в том, что как бы ни была хороша бетонная смесь, без арматуры построенная из нее конструкция долго не прослужит. Были идеи использовать для строительства вместо бетона АБС-пластик, который гораздо прочнее, но вопрос уперся в деньги – пластик примерно в 30 раз дороже бетона.
При изготовлении бетонных конструкций традиционным способом для повышения прочности конструкций всегда используется метод виброусадки бетонной смеси, который позволяет удалить из тела конструкции пустоты, поры и воздух. В конечном итоге прочность конструкции во многом зависит от качества проведения этой процедуры. Технология же 3D-строительства не может использовать вибрацию как метод уплотнения бетонной смеси, так как в ней не предусмотрено использование опалубки. Если же повергать вибрации только что уложенную принтером бетонную смесь, то вся конструкция просто потеряет форму и расползется.
Какой метод 3D-строительства вообще более целесообразен? Стоит ли ломать голову над тем, чтобы полностью автоматизировать все процессы, исключив человеческий труд.
В связи с этим предлагается 3 основных варианта, выгоду применения которых еще предстоит просчитать.
Супер-сложный 3D-билдер и один оператор, работающий с ним. Предположительный срок возведения дома – 1 день.
Сложный 3D-билдер и небольшая бригада работников (2-3 человека), которые решают несвойственные технике задачи (сложные формы здания, нестандартные решения стен и перекрытий). Предположительный срок постройки дома – 1-2 дня.
Более простой и недорогой 3D-билдер и довольно многочисленная бригада рабочих (5 – 10 человек), решающая все несвойственные ему задачи. Предположительный срок постройки дома 2 – 3 дня.
Использование технологии в разных странах.
В настоящее время в различных странах множество инженеров пытаются решить все вышеизложенные проблемы. К примеру, ученые из британского университета Loughborough University создали уникальный по свойствам цементный состав, использование которого позволяет печатать изделия практически любых форм: кубических, выпуклых, изогнутых, креугольных.
Эта технология позволяет создавать как небольшие конструкции вроде строительных блоков. вазонов, скамеек, так и крупные строительные конструкции. Получившиеся бетонные фигуры легко поддаются необходимой корректирующей обработке и отделке.
Для увеличения прочности конструкции инженеры используют многослойную печать.
Ученые из Южнокалифорнийского университета, вдохновленные британским опытом, предлагают создавать огромные принтеры для печати прямо на строительной площадке . Они создали проект под названием Contour Crafting, основой которого является использование просто громадного 3D-принтера, который будут собирать на строительной площадке и использовать не только для печати несущих конструкций, но и для создания канализации и электропроводки.
Если в Британии и Америке пока еще ведутся опыты, то шанхайская компания Shanghai WinSun уже создали и собрали собственный 3D-принтер гигантских размеров (150*10 м), с помощью которого можно создавать здания высотой до 6 м. Строительным материалом здесь служит цемент, смешанный со стекловолокном, выполняющим роль арматуры.
Правда, пока это оборудование используется для печати одноэтажных домов несложной формы. Причем строительство таких домиков обходится вполовину дешевле, чем построенных традиционным способом. Это позволит даже не слишком обеспеченным людям приобретать собственное жилье.
Производство строительных принтеров.
Пока на рынке не слишком много производителей 3D-принтеров для строительства. Одним из них является компания из Словении BetAbram, которая уже производит 3 модели этого оборудования.
Стоимость самой бюджетной модели составляет 12000 евро, для дорогих моделей этот показатель составит более 20000 евро. Такой принтер, не смотря на свою небольшую высоту, может напечатать здание объемом до 144 куб м. Итальянская компания Wasp в данное время завершает работу над оборудованием, которое в качестве строительного материала будет использовать глину.
В нашей стране производством строительных принтеров занимается компания Спецавиа, которая предлагает пока 2 модели, с помощью которых можно сооружать дома размерами 1*7*3 м и 5*3,2*2,8 м.
Идеальная конструкция подобного принтера пока не создана, поэтому в разных странах постоянно ведутся работы в этом направлении. Создаются принтеры, способные использовать самое различное доступное сырье. Изучаются возможности использования оксида алюминия, керамики, стекла, что позволит печатать все необходимые для дома элементы.
Как еще используются 3D-принтеры в строительстве.
Несмотря на привлекательность идеи печати дома целиком, не все компании считают это целесообразным. К примеру, в Нидерландах решили пойти другим путем и использовать возможности объемной печати для изготовления керамических кирпичей, названных PolyBricks.
При этом разработчики решили отказаться от использования для соединения кирпичей клеящих составов. Вместо этого за основу взяли столярные технологии соединения деталей между собой. В итоге строительные блоки имеют коническую форму и создаются таким образом, чтобы соединяющей силой являлась сила тяжести. Блоки проходят обжиг огнем, после чего их внешний вид напоминает глазурованный кирпич.
Возможность создания на принтере сложных и поистине уникальных по форме деталей, позволяет архитекторам не ограничивать свою фантазию наличием стандартных элементов и создавать необычные проекты.
Скоро ли в России будут печатать дома.
В нашей стране разработка таких устройств пока ведется не особенно активно, но ученые работают над созданием собственных уникальных технологий.
К примеру, В Набережных Челнах создают установку, которая будет размещаться не над зданием, строя его снизу-вверх, и внутри него. Строительство несущих конструкций будет производиться роботом, печатающим не «под собой» а «вокруг себя». Закончив работу, он просто выедет из готового здания через созданный им же самим проем.
Купольная форма будущих построек позволит решить многие вопросы, касающиеся снижения расхода строительного материала и более равномерного распределения нагрузок.
Ведется также и работа над изобретением новых строительных материалов. Одним из них будет смесь водостойкого гипсового вяжущего с измельченными отходами полимеров, картона, стекла и бумаги. Также в данный момент проходит испытания улучшенный стеклофибробетон, приспособленный для использования в строительных принтерах.
Как скоро в нашей стране начнут строить здания таким способом, сказать трудно. Думается, что сначала будут возводить простейшие небольшие конструкции или использовать объемные принтеры для создания блочных конструкций.
Сложность заключается еще и в том, что Россия является страной с довольно холодным климатом, поэтому при строительстве 3D-билдером придется решать гораздо больше задач, связанных с необходимостью утепления возводимых конструкций.
*