3 д технологии в строительстве: Технологии 3D-печати в строительстве – Применение 3D печати в строительстве

Применение 3D печати в строительстве

Оборудование для 3D печати изменило представление о прототипировании и серийном производстве. Аддитивные технологии нашли своё применение в автомобилестроении, авиационной промышленности, изготовлении бытовой техники, одежды и даже выращивании искусственных органов. Сфера строительства не стала исключением – 3D принтеры успешно применяются в процессе возведения малоэтажных зданий.

Индустрия развивалась скачкообразно. Ни фотополимеризация, ни лазерное спекание, ни электронно-лучевая плавка не смогли доказать свою эффективность в области строительства. Но в 2014 году случился прорыв – частные компании, базирующиеся в США и Китае, почти одновременно начали работу над созданием оборудования, объединяющего в себе преимущества экструзии и метода многоструйного моделирования – так появились 3D принтеры для печати бетоном.

Первые образцы использовались для создания малогабаритных архитектурных форм. Современная техника строит жилые дома. Говорить о печати перекрытий в воздухе пока не приходится, а этажность зданий зависит от габаритов машины, – тем не менее, построить жилой дом с межкомнатными перегородками, дверными и оконными проемами, разводкой под прокладку инженерных коммуникаций можно за 24 часа!

Конструкция 3D принтера для строительных работ

Производители не придерживаются единой концепции в процессе сборки устройства для печати строительных элементов: оно может быть мобильным или стационарным, напоминать кран на гусеничном ходу, систему балок и шарниров, брандспойт с сервоприводами. Действительно важно лишь то, на какую высоту, и по какой траектории устройство способно укладывать строительный материал.

Передовые модели комплектуются дополнительной стрелой для обеспечения ускоренной подачи материала и электроподъемниками, чтобы печатать на готовом фундаменте. Толщина нанесения печатной смеси, конфигурация здания, создание многокамерных стен, автоматическое смешивание ингредиентов и подача в экструдер – все детали печати вносятся с помощью специального ПО, а подготовка занимает не дольше 30 минут.

Материалы для 3D строительства

Для возведения прочных, износоустойчивых несущих конструкций используются бетонные смеси с добавками. Наиболее востребованы на рынке следующие «чернила»:

• чистый бетон;
• пескобетон;
• водостойкий гипс – для облицовочных работ;
• смесь со стеклянным волокном – для печати объемных элементов;
• с геополимерами из промышленных отходов – для хрупких конструкций;
• смесь с фиброволоконом – для создания частей продолговатой формы;
• противоморозная смесь – для работы при отрицательных температурах;
• с пластификатором – для воссоздания ровной поверхности;
• с добавлением диатомитовых шариков – для шероховатости;
• модифицированный гипс – для декоративной печати.

Технология строительства с применением трехмерной печати

Бетон наносится слоями. Чтобы прочность конструкции соответствовала проектным задачам, используется вертикальное и горизонтальное армирование. Горизонтальный армопояс устанавливается между слоями, вертикальный – после затвердевания состава. Арматура фиксируется и заливается бетоном. Существуют принтеры, которые вначале распыляют полеуретан, формируя «камеру», а затем заливают бетон внутрь.

Большинство моделей предназначено для эксплуатации в закрытом помещении. У цехового оборудования есть весомый недостаток – напечатанные элементы надо транспортировать на стройплощадку. Мобильные устройства могут использоваться прямо на строительном участке для печати по фундаменту. Чтобы сохранить характеристики состава сооружается защитный колпак над объектом, в смесь добавляются присадки. Расходы материалов снижаются на 30-70% в сравнении с классической технологией.

Примеры современных 3D «билдеров»

Пионер отрасли – китайская компания WinSun Decoration Design Engineering. Её детище – стационарное устройство длинной 150 метров. Принтер WinSun работает с объектами высотой до шести метров. Для приготовления строительной смеси используются сталь, стекло, бетон, строительный мусор и цемент.

В сравнении с традиционными методами строительства, китайское устройство возводит аналогичное по габаритам и планировке здание на 50% быстрее. Основные статьи экономии: трудозатраты (до 80%) и расход материалов (до 60%). Примеры работы:

В США ведущие позиции занимает Apis Corp. – использует аппарат для аддитивной печати. В отличие от предшественника, выглядит как компактный кран, который выстраивает здание вокруг себя.

Печатает смесью на основе бетона. После завершения работ устройство разбирается либо извлекается с помощью грузоподъемного оборудования.

Производитель утверждает, что его разработка экономит до 70%. Испытания показали, что себестоимость создания квадратного метра – 220$. 3D принтер Apis Corp. в работе:

Как используются машины для печати бетоном

В ОАЭ строится город, предназначенный для тренировки космонавтов в условиях, приближенных к реальности. Перед тем, как будущие колонизаторы отправятся осваивать Марс, им предстоит построить колонию на Земле. Проект называется Mars Science City. Стены хозяйственных построек возведут из песка с помощью 3D принтера.

Тем временем, NASA совместно с армией США и компанией Caterpillar работают над технологией быстрого возведения экспедиционных конструкций из подготовленной смеси и случайных подручных материалов для строительства казарм, баррикад, барьеров, мостов, заградительных препятствий, барьеров.

В Амстердаме (Нидерланды) установили первый в мире железобетонный мост, сделанный с помощью объемной печати. Мост длиной 8 метров состоит из 800 слоев армированного бетона, способен выдержать вес 40 большегрузов.

Аналогичный проект воплотили в жизнь в Испании. Мост сделан из железобетона. Длина конструкции – 12 метров. Инженеры работали над проектом 15 лет.

В Голландии также напечатали оригинальные зоны отдыха для обустройства общественного пространства. Проект получил название Urban Cabin. «Кабины» сделаны из биопластика.

Apis Corp. напечатали жилой дом за 24 часа. Площадь жилья – 38 метров². Стоимость строительных работ составила чуть больше десяти тысяч долларов.

HuaShang Tengda за 45 дней напечатали особняк, площадью 400 квадратных метров. На производство несущих конструкций было затрачено 20 тонн бетона C30, из которого сделали несъемную опалубку толщиной 250 мм. Сейсмические испытания доказали, что здание способно выдержать землетрясение силой восемь баллов по шкале Рихтера.

WinSun не отстает от конкурентов. Жилой комплекс площадью 1100 квадратных метров:

3D-технологии в строительстве и проектировании

3D-технологии в строительстве и проектировании в ближайшие пару десятков лет кардинально изменят строительную отрасль. Мнение Василия Костина, генерального директора “КБК Проект”.

3D-строительство: будущее рядом

Например, в ОАЭ собираются построить 25% объектов посредством 3D-технологий к 2030 году. Такие объемы достигаются за счет увеличения высотности строительства, поэтому с нетерпением ждем, когда будут решены проблемы, связанные с вертикальным армированием напечатанных многоэтажек и будет решен весь связанный с этим комплекс задач. Но даже сегодня скорость 3D-строительства (сотни квадратных метров в сутки) позволяет нам быть уверенными, что такие темпы вполне возможны.

Пример зD строительства: офисы в Дубае

Преимущества 3D-строительства

Преимущества 3D-строительства — экологичность, безопасность, высокая скорость строительства и снижение расходов. Это и минимум строительного мусора, и применение побочных продуктов производства в качестве строительного материала (геополимеров).

Напечатанные дома значительно надежнее построенных другими способами в том же ценовом сегменте (деревянных, композитных и т.п.).

За счет того, что проектирование, планирование и реализация проекта становятся единым процессом, сокращение сроков достигает 80%. Пропуск целого ряда этапов строительства существенно удешевляет проект. Действительно, те же китайцы утверждают, что стоимость строительства сокращается на 50%, экономия на расходных материалах составляет 60%, а трудочасов нужно на 80% меньше, чем обычно. Ну и наконец, гибкий дизайн выделяет напечатанные объекты среди прочих на рынке.

Недостатки 3D-строительства

Из-за определенных ограничений 3D-технологии строительства пока применяются только в малоэтажном строительстве (не более шести этажей), а это – сегмент среднего и малого предпринимательства, в котором вопрос стоимости оборудования стоит весьма остро.

3D-строительство в России

Особо отмечу, что Россия не просто принимает технологии 3D-строительства, но и является одной из площадок их развития! Именно у нас изобретен мобильный 3D-принтер, позволяющий печатать дома прямо на месте.

Российские компании успешно заходят на европейский рынок, именно российская компания осуществила печать первого 3D-дома в Дании. У нас есть огромный интеллектуальный потенциал. И я верю, что этот потенциал будет реализован в преодолении таких сложностей, как увеличение этажности 3D-строительства, устранение климатических препятствий и так далее.

Ожидаемые технические решения позволят нам совершить настоящую революцию на строительном рынке, перевернув все привычные представления о скорости, себестоимости, качестве и эстетической гибкости строительства.

3D-печать в строительстве: как это работает, технологии и 3D-принтеры

Серийная 3D-печать зданий становится реальностью — с помощью строительных 3D-принтеров печатают дома в России, Китае, странах Европы, Азии и Америки. В этом обзоре мы рассказываем о наиболее перспективных отечественных и зарубежных проектах в этой области.

 

Содержание 

    

Видео

   

Технология печати

А начнем мы с технологии. Принцип работы строительных 3D-принтеров заключается в экструзии — или выдавливании — специальной смеси, слой за слоем, по заданной трехмерной компьютерной модели.

Заранее подготовленная смесь, состоящая из цемента, наполнителя, пластификатора и других добавок, загружается в бункер устройства и оттуда подается к головке принтера. Смесь наносится на поверхность площадки или предыдущие напечатанные слои.

По такому принципу работает большинство строительных 3D-принтеров. Среди них различают три типа устройств:

Портальные 3D-принтеры представляют собой конструкцию из рамы, трех порталов и печатающей головки. С помощью таких устройств можно печатать здания и по частям, и целиком — если они умещаются под аркой принтера.

Устройства типа «дельта» не зависят от трехмерных направляющих и могут печатать более сложные фигуры. Здесь печатающая головка подвешивается на рычагах, которые крепятся к вертикальным направляющим.

Наконец, роботизированные принтеры — это робот или группа роботов типа промышленного манипулятора, оснащенных экструдерами и управляемых компьютером.

Есть и другие методы строительной 3D-печати. Например: оборудование D-Shape печатает наслоением порошкового материала с последующим связыванием его нанесением клеящего раствора.

   

Материалы

Основным материалом для 3D-печати домов являются мелкозернистые смеси, которые отличаются от традиционного бетона. Каждая компания разрабатывает свою рецептуру, которая соответствует устройству принтера и его сопла, а также специфике готовых изделий.

Самые важные параметры бетона для 3D-принтера — это прочность, скорость застывания и набора прочности, пластичность. Свойства бетона регулируются составом смеси — количеством цемента и качества заполнителей, а также добавками пластификаторов.

Готовые смеси позволяют печатать элементы различной сложности и размеров — от малых архитектурных форм, типа клумб и скамеек, до целых зданий, мостов и даже небоскребов.

   

Принтеры

Contour Crafting

В 2009 году резиденты стартап-инкубатора “Университет Сингулярности” (Singularity University aka Singularity Education Group, осн. в 2008 в NASA Research Park, Калифорния), под руководством Берока Хошневиса (Behrokh Khoshnevis), создали проект по развитию и коммерческому применению технологии контурного построения — Contour Crafting, которая считается первой строительной технологией 3D-печати и фактически стала самой распространенной — это та самая технология, при которой цементная смесь наносится экструдером, подобно пластику при печати FDM. 

Основанная Бероком Хошневисом одноименная компания развивает эту технологию 3D-печати и сотрудничает с NASA. Разработчик предлагает использовать этот метод печати для восстановления пострадавших от стихийных бедствий городов и строительства сооружений на других планетах.

Компания использует для 3D-печати зданий управляемый компьютером портальный кран с закрепленным на нем экструдером. В процессе Contour Crafting задействован быстросхватывающийся материал, который наносится краном послойно. Технические элементы, такие как арматура и коммуникации, могут быть добавлены по мере создания слоев.

   

АМТ

Российская компания АМТ входит в группу компаний «АМТ-СПЕЦАВИА». Сфера ее деятельности — разработка и производство строительных 3D-принтеров, продажа и сервисное обслуживание оборудования на зарубежных рынках. Ассортимент компании состоит из семи 3D-принтеров разных размеров.

Этот дом в Ярославле — самое большое здание в Европе и СНГ, построенное с применением принтеров компании AMT. Его общая площадь — 298 квадратных метров.

   

Apis Cor

Российская компания «Апис Кор Инжиниринг» (Apis Cor) — разработчик уникального мобильного строительного 3D-принтера, который печатает дом целиком на месте строительства.

Габаритные размеры 3D-принтера в сложенном состоянии составляют 4×1,6×1,5 м, масса — 2 тонны. Площадь зоны печати — 131 квадратный метр. Для печати зданий и сооружений больших размеров можно применять несколько синхронизированных между собой 3D-принтеров.

   

WINSUN

В 2014 году шанхайская компания Winsun прославилась на весь мир возведением десяти 3D-печатных зданий всего за одни сутки. На деле все оказалось немного скромнее: небольшие «коробочки» были напечатаны, блок за блоком, заранее, а затем собраны на строительной площадке, без арматуры и коммуникаций, но с остеклением.

Компания использует принтер на основе технологии FDM и один и поэтапный процесс с цементом, песком и стекловолокном. Эти материалы обеспечивают достаточную прочность стен. 3D-принтер WINSUN — это портальная конструкция с габаритами 36х12х6 метров.

   

D-Shape

D-Shape — один из наиболее необычных вариантов строительной 3D-печати. Устройство не использует позиционируемый по трем осям экструдер, а полагается на массив из 300 сопел, закрепленный на подвижной платформе. Размеры рабочей площадки принтера, в текущей версии — 6х6 метров.

Технология D-Shape напоминает струйную печать, совокупность сопел используется для нанесения связующего агента на слои песка.

  

CyBe Construction

CyBe Construction — компания из Нидерландов, применяющая 3D-печать в строительстве домов «под ключ». CyBe производит материал для печати и два строительных 3D-принтера.

Эти крупные промышленные устройства требуют участия двух операторов, но могут печатать большие строения очень быстро. К примеру, в Дубае в 2017 году компания напечатала лабораторию площадью 168 квадратных метров всего за три недели.

   

BatiPrint

Университет Нанта, Франция, совместно с Nantes Digital Sciences Laboratory (LS2N), работает над проектом печати домов на 3D-принтере, известном как Yhnova. 

Для проекта будет использоваться разработанный университетом метод Batiprint3D — 3D-печать «изнутри». Опалубка из полиуретана печатается послойным распылением материала похожего на монтажную пену, после застывания которого заливается бетоном.

Проект Yhnova представляет собой строительство пятикомнатного социального жилья с дугообразными стенами и скругленными углами. Роботизированная рука Batiprint3D может печатать структуры высотой до 7 метров, площадь планируемого дома — 95 квадратных метров.

   

WASP

Итальянский производитель WASP создал крупнейший на сегодняшний день строительный 3D-принтер. Этот дельта-бот, высотой 12 и шириной 7 метров, имеет регулируемые рычаги длиной до 6 метров.

Применение принтера под названием BigDelta направлено на устранение жилищного кризиса, путем создания более дешевых домов, что особенно актуально для развивающихся стран.

Проект BigDelta — это строительная 3D-печать с использованием природных материалов. В качестве «расходников» используется прессованная солома и земля.

   

Заключение

Строительная 3D-печать — одно из самых перспективных направлений в области возведения всевозможных сооружений. Ее применение сулит коммерческие выгоды, основанные на меньшем количестве необходимого персонала и сокращении затрат на материалы; социальные преимущества — в связи с возможностью быстрой постройки недорогого жилья для малоимущих и пострадавших при стихийных бедствиях; репутационные бонусы — более экологичное строительство с уменьшенными энергопотреблением и количеством отходов.

Обращайтесь в Top 3D Shop для приобретения строительного 3D-печатного оборудования и рациональной интеграции аддитивных технологий в ваш бизнес-процесс — наши менеджеры и инженеры дадут исчерпывающую консультацию по применению оборудования, предложат сценарии применения, составят проектную документацию для поставки и обеспечат квалифицированный сервис. 

  

3D-Печать бетоном в строительстве. Ситуация в России и в мире.

В данной статье рассматривается актуальная ситуация применения технологии 3D-печати бетоном в Китае, США, Италии и Франции. Также проведён опрос российских и украинских организаций, которые используют данную технологию , и их потенциальных потребителей.

3D-печать бетоном представляет собой создание единичных и мелкосерийный бетонных и железобетонных изделий при помощи специализированных ЧПУ-станков (3D-принтеров) на основе файлов созданных в специализированных САПР программах. Создание изделия представляет послойное наслоение бетонной смеси и раскладку элементов армирования.

3D-печать бетоном и обладает рядом преимуществ для строительной отрасли, таких как высокая скорость создания единичного уникального изделия, малое количество персонала необходимое для работы, снижение себестоимости дома и возможность использования любого состава бетона. Однако, малое количество специализированных организаций, недостаточное количество информации о применении технологии, а также отсутствие доверия крупных строительных компаний из-за отсутствия уверенности в прохождении государственной экспертизы не позволяют использовать эту технологию повсеместно.

Во многих странах есть производители 3D-принтеров для печати бетонной смесью. Как и за любой бизнес-идеей , за ними стоят анализ потребностей потенциального потребителя. Иначе говоря, особенность продукта выражает то, по мнению разработчика , что нужно именно этой стране. Рассмотрим некоторые из них:

Китай. WinSun .Экологичность.

Являясь одними из лидеров отрасли, компания ушла от создания всё более и более масштабных принтеров в строну развития технологии и её продвижения. Так при участии в конференциях специально выделяется возможность печати зданий принтерами WinSun, используя смесь из строительных отходов (стекло, сталь, цемент) .

США. Stroybot. Инвестиционно-строительные проекты

Несколько лет назад компания уже построила отель в Филиппинах. И сейчас Александр Руденко сделал интересный ход : вместо фокусировки на увеличении количества продаж, он начал поиск инвесторов для строительства ряда объектов. Так в планах построить несколько жилых домов для аналога Airbnb.

Италия. Wasp. Комбинирование.

До недавнего времени компания Wasp была больше известна как компания производящие принтеры для печати керамикой , пластиком или медицинских целей. Однако, в 2018 году организация представила на рынок их принтер Crane WASP. Как и принтер компании Apis Cor, он работает в виде крана, но особенность строения позволяет, как заявляют разработчики, совместно работать нескольким принтерам.

Франция. Constructions 3D. Печать стены

Среди конкурентов данную фирму выделяет необычная насадка принтера, которая имеет сразу 3 экструдера. В теории эта разработка позволяет уменьшить время печати стены в 3 раза. Однако стоит отметить, что кроме концепта , нигде эта насадка не установлена.

Ситуация в СНГ и России.

В России находятся 3 компании, занимающиеся производством 3D-принтеров для печати бетоном. СпецАвиа это классическая “рама”, которую вы представляете, при слове 3D-принтер . Apis Cor это по конструкции выглядит как кран с бетононасосом .Бетонатор выполнен как “рука-манипулятор”. Но описание принтеров и их потребительских свойств не является целью данной статьи.

Важнее обратить внимание на организации, которые применяют данную технологию. О тех проблемах, с которыми они сталкиваются при взаимодействии с клиентами, а также отзывы конечных потребителей.

Для получения ответа на данный вопрос я связался с генеральным директором ООО “BudResurs” Сергеем Леушиным, одним из учредителей ООО “3ДСТ” Александром Лобановым , техническим директором ООО ‘НИИПРИИ ‘Севзапинжтехнология’ Сергеем Фоминым и архитектором ООО “БалтИнвест-Проект” Максимом Бежковым .

ООО “Budresurs”

Данная организация применяет технологию 3D-печати бетоном для изготовления уникальных бетонных заборов и элементов благоустройства территории.

Со слов Сергея Леушина на начальном этапе были сложности с определением продукта, который пользовался бы спросом у потребителей. Проблему продвижения технологии он видит в низком уровне осведомлённости о технологии и её возможностях, вот почему пока нет продукта , который обладал бы широким спросом и производился бы с помощью технологии 3D-печати бетоном.

ООО “3ДСТ”

Основными направлениями данной организации являются создание изделий, проектирование и благоустройство территории . И всё это с применением технологии 3D-печати бетоном.

При ответе на вопрос ,об основных проблемах при взаимодействии с клиентами, Александр выделил 2 основных проблемы. Во-первых, это отсутствие нормативной базы, во-вторых, нежелание больших компаний работать с новой технологией до момента её широкого распространения.

ООО “БалтИнвест-Проект”

Компания «БалтИнвест-Проект» занимается проектированием жилых, общественных и промышленных зданий, инженерных сетей, предприятий общественного питания, бытовых комплексов, предприятий торговли, мясокомбинатов, пивоваренных заводов, физкультурно-оздоровительных, спортивных и многофункциональных комплексов зданий и сооружений.

Максим отметил, что применение 3D-печати бетоном даёт более широкий спектр возможностей для создания уникальных элементов или даже самих зданий. Также возможно применение технологии для воссоздания элементов зданий, например лепнины. Однако, муниципальные и бюджетные организации , если будут выступать заказчиками, скорее всего будут против из за своей консервативности.

ООО ‘НИИПРИИ ‘Севзапинжтехнология’

Основные направления деятельности — проектирование автомобильных и городских дорог всех категорий, мостов, транспортных развязок и путепроводов, инженерных сетей, проекты планировки, благоустройства и озеленения территорий. Основными клиентами является бюджетный сектор.

Со слов Сергея на данный момент 3D-печать бетоном можно применять только для создания малых архитектурных форм для благоустройства территорий частного сектора. Причина в том, что строительная индустрия РФ не сформировала отношение к технологии. Другими словами , никто не готов быть первым, кто будет защищать проект на ГосЭкспертизе, где будут элементы , напечатанные на принтере.

В 2018 году государство обратило внимание на 3D-печать бетоном. Так на базе Новосибирского и Ярославского государственного технического университета планируют создать 2 разных российский центр аддитивных технологий, а также центр компетенции по аддитивным технологиям в Перми. Своими целями они ставят внесение оборудования в реестры закупок , повышения уровня осведомлённости о технологии и развитие аддитивных производств.

Если ссылаться на кривую Гантера , то в России 3D-печать бетоном только прошла “пропасть разочарования”, но до массового внедрения необходимо решить следующие проблемы:

1.Создать нормативную базу.

2.Доказать крупным строительным компаниям эффективность технологии.

3.Обучить специалистов (архитекторов, конструкторов , технологов и пр.) как использовать 3D-печать бетоном.

Как только данные проблемы будут решены, технология будет массово использоваться менее чем через 3 года.

Каждая технология проходит одинаковый путь развития, но не всё находит своё применение. Так технология 3D-печати уже используется в медицине. От качества бетонных конструкций в здании жизнь зависит не меньше, чем от протеза. Однако, и в медицине , и в строительстве, успеха достигает та организация, которая внедряет новейшие достижения. Дома будут “печатать”, но прежде чем это произойдёт, строительная отрасль должна к этому подготовиться.

3D-печать в строительстве впечатляет! 6 примеров (фото, описание)

3D-печать в строительстве – один из наиболее перспективных сегментов развития аддитивных технологий и привлекательных направлений для инвестирования. Применение 3d-принтеров уже давно и прочно вошло в строительную индустрию, но если на первых парах такое оборудование применялось для прототипирования и создания макетов проектируемых зданий и архитектурных объектов, то теперь 3d-принтер уже становится полноценным образцом специализированного строительного оборудования и инвентаря (на ряду с башенными кранами, экскаваторами и прочей механизированной техникой).

О том, как далеко зашло применение 3д-принтеров в области строительства зданий и сооружений на территории России и мира поведало  на этой неделе авторитетной издание РБК Недвижимость, представив фотографии и подробную информацию о реальных объектах.

Россия, отмечают авторы репортажа, не является пионер в вопросе использования технологии 3d-печати в строительных целях. Так, например, в Китае эту технологию используют куда более активно: в стране уже научились распечатывать на 3d-принтерах пятиэтажные дома. О своих планах по возведению зданий при помощи аддитивных технологий заявляют и Арабских Эмиратах, которые, как известно, славятся своими новациями в области строительства. Здесь совсем недавно на принтере напечатали офисное здание, которое, что примечательно, занимает в настоящее время штаб-квартира Дубайского фонда будущего.

Одно из лидирующих мест в вопросе применения 3d-печати в строительстве занимают Нидерланды, которые уже использовали аддитивные технологии объемной печати не только для строительства домов, но и при возведении мостов.

При этом, хоть Россия и не относится к первопроходцам данной индустрии, здесь тоже есть чем приятно удивить соотечественников и мировое сообщество. Так, по сведениям все того же РБК Недвижимость, совсем недавно строительство напечатанного на 3D-принтере жилого дома для семьи в Ярославле закончила группа компаний “АМТ-Спецавиа”. В начале нынешнего года свой печатный дом в подмосковном Ступине  представила еще одна российская компания — Apis Cor.

3D-печать в строительстве – фоторепортаж

О том, какие еще архитектурные объекты были построены при непосредственном участии 3д-принтера в России и мире смотрите далее.

Дом от ГК “ПИК” и Apis Cor в Ступине (Россия)

Этот дом в декабре прошлого года напечатала российская компания Apis Cor (основана в Иркутске молодым инноватором – Никитой Чен-юн-таем), в сотрудничестве с одной из крупнейших в России строительной группой компаний “ПИК”.

Следует отметить, что на возведение дома ушли всего одни сутки: печать стен, перегородок и ограждающих конструкций длилась 24 часа. При этом, что важно, здание (впервые в России) напечатали на 3d-принтере целиком, а не собрали из деталей.

Площадь здания составляет 38 квадратных метров. Внутри постройки есть прихожая, гостиная, кухня и санузел.

Дом “АМТ-Спецавиа” в Ярославле (Россия)

Этот дом в Ярославле — самое большое здание в Европе и СНГ, построенное с применением технологии 3D-печати, утверждают в РБК. Общая площадь составляет весьма внушительные 298 с половиной квадратных метров. Проект реализовала российская группа компания-изготовитель строительных 3д-принтеров – “АМТ-Спецавиа”.

Отметим, что строительные работы начались еще в 2015 году: здание печатали по частям (стены дома, декоративные элементы, башню), а затем за месяц собрали на фундаменте как конструктор.

Вилла WinSun в Сучжоу (Китай)

Весьма показательно на фоне предыдущего объекта выглядит вилла, построенная с применением технологии 3d-печати компанией WinSun в китайском городе  Сучжоу. Об успехах данной компании в вопросе использования 3d-печати в строительстве мы рассказывали три года назад и должны сегодня отметить, что WinSun зря время не теряли – компания сделала качественный рывок вперед.

Печать деталей для этого здания заняло у компании всего лишь один день, а строительство целиком — три дня. Участвовали в нем всего трое рабочих. Устройство заправлялось смесью цемента и строительных отходов с добавлением специального отвердителя.

Особняк WinSun в Сучжоу (Китай)

Еще один объект построенный компанией WinSun в Сучжоу – особняк по заказу тайваньской риелторской компании Tomson Group.

Площадь здания насчитывает 1100 квадратных метров. Для его печати использовали 3D-принтер гигантских размеров: высота – 6 метров; ширина – 10;  длина 40 метров.

Офис Dubai Future Foundation (ОАЭ)

Это первое в мире офисное здание, созданное при помощи технологии 3D-печати. Его строительство инициировал Dubai Future Foundation (Дубайский фонд будущего ), чья штаб-квартира теперь здесь и располагается.

Возведение инновационного офисного здания при помощи 3d-принтера заняло 17 дней, еще 2 дня ушло на оформление офиса внутри. На строительных работах было занято 19 человек: один следил за 3D-принтером, остальные собирали дом из напечатанных элементов и проводили коммуникации.

Пятиэтажный дом WinSun в Сучжоу (Китай)

В заключении представляем вашему вниманию самое высотное здание, напечатанное при помощи 3д-принтера – пятиэтажный дом в Сучжоу от все той же компании WinSun. Отмечается, что это самое высокое на сегодняшний день здание в мире, возведенное с использованием трехмерной печати.

В процессе строительства 3D-принтер, специально разработанный компанией для этих целей, распечатал отдельные цельные блоки дома, которые собрали на месте, укрепили арматурой и дополнили изоляционными материалами.

В заключении представляем вашему вниманию интересный факт, подтверждающий прогноз о том, что 3D-печать в строительстве ожидает далекое и весьма перспективное будущее. Так, по данным еженедельника TopNewsWeek.com совместная группа ученых из НАСА и Университета Вашингтона активно исследует возможность 3d-печати лунной пылью. Предполагается, что таким образом астронавты в процессе колонизации спутника Земли смогут не только создавать отдельные детали и запасные части для используемой техники и оборудования, но и целые жилые модули будущей станции.

---

Заметили ошибку? Выделите ее и нажмите Ctrl+Enter

Строительные 3D-принтеры и наш опыт работы с ними / Top 3D Shop corporate blog / Habr

3D-печать в строительстве

Строительные 3D-принтеры представляют собой инженерные устройства, создающие конструктивные элементы зданий, малые архитектурные формы или целые строения послойно — так же, как любой 3D-принтер печатает объекты из пластика или другого материала.


От обычного 3D-принтера строительный отличается используемым материалом и размерами — рабочей поверхностью ему служит участок стройплощадки или цеха, а печатает он цементной смесью.
Есть и конструктивные отличия, обусловленные спецификой материала — в частности, в строительном 3D-принтере нет необходимости в нагревающем элементе. Такие аппараты позволяют быстро и без лишних сложностей печатать объекты почти любых заданных форм, для обычного серийного строительства просто невозможных, с использованием стандартных смесей.

Начало

Нам интересно любое перспективное применение 3D-принтеров, так что, как только в сети начала появляться информация о применении 3D-печати в строительстве, мы оперативно нашли занятых этим людей и договорились о сотрудничестве. Особенно приятно было узнать, что в России есть компании, основательно занимающиеся строительными 3d-принтерами, и производят очень качественный продукт.

В России пионером 3D-печати в коммерческом использовании стала фирма СпецАвиа. Её персоналом был разработан и опробован прототип строительного 3D-печатного аппарата и осуществлена пробная печать.

Мы договорились о сотрудничестве, и командировали сервисного инженера в Ярославль для обучения, где тот узнал много полезного. В программу обучения вошли, в частности:

• Краткий вводный курс по интерфейсу и функционалу управляющего софта
• Инструктаж по алгоритму работы в программе SheetCam, конвертирующей файлы в послойный формат воспринимаемый принтером
• Инструктаж по управлению принтером в программе Mach 3, непосредственно в процессе печати
• Калибровка — выставление нулевых точек в разных областях печатного поля
• Регулировка подачи бетона во время печати
• Инструктаж по эксплуатации и сервису механической части принтера
• Решение возможных неисправностей
• Подготовка рабочих смесей

Первые шаги на практике

Получив первый заказ в этой области, мы отправили нашего сотрудника к покупателю — в Казахстан, для установки первого строительного 3D-принтера S-6045 и обучения персонала заказчика работе с ним.

Перед отправкой оборудования необходимо убедиться в надежности упаковки. Транспортные компании не всегда бережно обращаются с грузами, лучше лишний раз не рисковать — в нашем случае, при перевозке лишь отошло несколько контактов, но и это стоило нервов и нескольких часов времени, о чём ниже. Если же при перевозке что-то сломается, издержки могут быть значительно серьезнее.

В первые дни командировки наш сотрудник сверял комплектность доставленного оборудования, производил замеры помещения для расчета установки, согласовывал с представителями заказчика расположение будущего принтера, вводил их в курс запланированных работ и начал установку.
Была сделана разметка под установку и высверлены отверстия в полу под стойки.
После проведения подготовительных работ и установки стоек настала очередь монтажа несущих балок. Элементы конструкции весьма увесистые и для такой работы нужно несколько человек, о чём тоже лучше договориться с заказчиком заранее, иначе неизбежны проволочки. Люди, в конце концов, нашлись и всё было сделано.
Ещё одна сложность, которая может возникнуть при установке строительного 3D-принтера — неровный пол. При отсутствии ровной плоскости качество печати вряд ли будет хорошим. Очевидный выход из этой ситуации — выравнивание пола, — на этапе установки принтера вряд ли возможен. На это просто нет времени.

Именно такой сюрприз, а именно — значительный крен пола, мы и обнаружили проведя нивелировку.

Было решено сварить рамки из стального профиля, которые компенсировали бы неровность.
Это тоже заняло некоторое время. В конце концов, был привезен необходимый профиль, должным образом нарезан и сварен.
Для установки выравнивающих рамок, смонтированные уже стойки с балками пришлось поднимать строительным краном.
Были смонтированы суппорты и подшипники для них, после чего пришла очередь портальной балки. Тут снова пригодилась помощь строительного крана, но с ним пришлось повозиться — из-за конфигурации помещения и особенностей конструкции крана, пришлось подниматься к потолку и отключать концевики, ограничивающие его, крана, подвижность. Потолок там около 15 метров.
Монтаж стрелы экструдера и управляющих ею эксцентриков занял некоторое время — сварные швы на самой стреле мешали соединению со стыковочными пазами платформы. Пришлось выравнивать с помощью болгарки.
На заключительном этапе были подтянуты все соединения, смонтирован экструдерный бункер и опциональная часть конструкции — бетономешалка.
Подключение цепей питания и управления не сразу прошло гладко. Однако, на письмо с запросом, отправленное в Ярославль, в СпецАвиа отреагировали оперативно, предоставив все необходимые рекомендации по подключению, несмотря на закончившийся уже рабочий день.
В ходе проверки выяснилось, что при транспортировке отошли контакты на одной из плат системы. После восстановления контактов всё заработало.
После подключения и проверки соединения были смонтированы пресс-масленки на все подшипники, защитные щитки эксцентриков стрелы и комплектные таблички, на чём непосредственно монтаж и завершился.
Далее — установка и настройка программного обеспечения, проверка функционала. Монтаж подложки для свисающих проводов соединяющих подвижные части — она не предусмотрена комплектом поставки, но мы идем навстречу клиентам.
Обучение персонала заказчика обращению с принтером в процессе пробного запуска.
Заказчик решил испытать смесь собственного авторства, вопреки нашим рекомендациям. Что ж, хозяин — барин. Раствор, вполне ожидаемо, пополз. Однако, сам принтер работает штатно и к нам никаких претензий нет.
В процессе обучения персонала клиента работе с программным обеспечением, мы хотели продемонстрировать работу 3D-принтера с правильной смесью, но ингредиентов для новой смеси не оказалось.

Кстати, о смесях:

Обучение персонала и сдача объекта прошли максимально позитивно. Представители заказчика остались полностью удовлетворены поставленным и установленным оборудованием и довольны сотрудничеством.

Это был полезный опыт. Мы обозначили для себя несколько граблей, на которые второй раз уже не наступим — а это сделает дальнейшую работу приятнее и эффективнее. Несомненно, строительное 3D-печатное оборудование — это очень интересная область деятельности, как в части получаемого результата, так и в том, что требует максимум изобретательности и нестандартного подхода от занимающихся ею.

Хотите больше интересных новостей из мира 3D-технологий?

Подписывайтесь на нас в соц. сетях:

Строим дом с помощью 3D-принтера: обзор компаний и перспективы

Строительная 3D-печать – одно из самых неоднозначных, но быстроразвивающихся направлений в области аддитивных технологий. В создании 3D-принтеров для укладки строительных смесей соревнуются инженеры со всего мира, а проекты варьируются от неказистых, возведенных на скорую руку сарайчиков до многоэтажных домов. Сегодня мы отдадим дань наиболее известным именам в области аддитивных строительных технологий и попытаемся разобраться что же такое строительная 3D-печать, как она применяется, и чего стоит ожидать в будущем.

Contour Crafting

Одним из основателей современных технологий строительной 3D-печати считается профессор Берох Хошневис. Уроженец Ирана, Берох переехал в США и в настоящее время входит в деканат Университета Южной Калифорнии (USC), а также тесно сотрудничает с NASA. Профессору Кошневису принадлежит авторство технологии Contour Crafting, так или иначе послужившей основой для альтернативных разработок: строительная смесь наносится с помощью экструдера, установленного на подвижной портальной конструкции.

Полноценная версия технологии предусматривает полностью автоматизированный процесс, включая установку арматуры и коммуникаций во время печати с помощью роботов-манипуляторов. Работы над технологией ведутся с 1995 года, однако практических результатов мало, либо же они держатся в секрете. Дело в том, что одним из спонсоров исследований выступают ВМС США, заинтересованные в технологии автоматизированного строительства военных баз. С 2010 года наработками команды заинтересовалась и NASA, нуждающаяся в подходящей методике строительства лунных и марсианских колоний. Кошневис же успел обвинить в краже технологий китайскую строительную компанию WinSun (см. ниже), стремительно укрепляющую позиции на коммерческом рынке.

D -Shape

Один из наиболее необычных вариантов строительной 3D-печати, разработанный итальянским инженером Энрико Дини. В отличие от конкурентных установок, 3D-принтер D-Shape не использует позиционируемый по трем осям экструдер, а полагается на целый массив из 300 сопел, закрепленный на подвижной платформе.

Рабочая площадь в текущей версии составляет 6х6 метров. Технология скорее напоминает струйную печать, а массив используется для нанесения связующего агента на слои песка. Первая модель принтера, запатентованная в 2006 году, печатала эпоксидными смолами, но такой подход вызвал немало технических трудностей и был оставлен. Новая версия, запатентованная в 2008 году, использует в качестве байндеров оксиды металлов и хлорид магния. Теоретически технология позволяет добиваться высокой скорости печати, однако на практике возникают ограничения из-за медленного отверждения материала – для полного схватывания требуются примерно одни сутки. С другой стороны, остаточный материал выступает в роли опоры, частично снимая механическую нагрузку со свежих слоев. Хотя Дини не оставляет надежд на коммерциализацию своей технологии, самым внушительным примером практической печати пока что остается цельная скульптура под названием «Радиолярия» размером 3х3х3 метра.

«StroyBot » Андрея Руденко

Андрей Руденко по праву занимает место одного из первопроходцев строительной 3D-печати. Талантливый инженер, переехавший в Миннесоту, впервые привлек внимание проектом миниатюрного сказочного замка, изготовленного с помощью 3D-принтера собственной конструкции под названием «СтройБот».

Путь разработчика оказался тернистым, причем главные проблемы заключаются не в технологии, а вездесущей бюрократии. Столкнувшись с красной лентой в США и не питая особых иллюзий насчет российского рынка, Андрей нашел поддержку в лице Льюиса Якича – калифорнийского предпринимателя и владельца филиппинской гостиницы Lewis Grand Hotel. Там-то Руденко и продемонстрировал возможности своей технологии в полной мере, напечатав пристройку площадью 130м² с несколькими спальнями, всеми необходимыми коммуникациями и даже джакузи (см. видео ниже). В качестве расходного материала был использован геополимерный бетон из вулканического пепла. Проект уникален еще и тем, что гостиничное крыло стало первым в мире эксплуатируемым 3D-печатным объектом. Подробнее о наработках Андрея Руденко можно узнать в личном блоге изобретателя на 3Dtoday.

Спецавиа

Компании «Спецавиа» повезло на российском рынке в значительно большей степени. Уже несколько лет ярославское предприятие, изначально специализировавшееся на производстве ЧПУ-станков для металлообрабатывающей отрасли, конструирует строительные 3D-принтеры. На сегодняшний день ассортимент компании состоит из как минимум семи вариантов разных размеров.

Самым известным проектом с применением 3D-принтера «Спецавиа» стало возведение необычной сторожки на территории Екатеринбургского цементного завода: директор предприятия Ринат Брылин, увлекающийся 3D-печатью со студенческих лет, решил поселить охрану завода в реплике башни замка Винтерфелл из популярного телесериала «Игра Престолов». Возведение необычной постройки, напечатанной с помощью 3D-принтера S-6044 Long, завершилось в ноябре прошлого года. Сотрудничество Брылина и Спецавиа носит взаимовыгодный характер, ибо имея на руках 3D-принтер сотрудники завода могут испытывать специальные строительные смеси в деле «не отходя от кассы». За 2016 год компания реализовала примерно три десятка строительных 3D-принтеров, а в этом году собирается продемонстрировать полномасштабные проекты: в декабре 2015 года специалисты предприятия впервые напечатали полноценное здание площадью 165 кв. метров. В ходе строительства использовались разные технологии, часть здания была напечатана прямо на площадке, а некоторые блоки печатались в цехе перед доставкой на объект и сборкой. Несъемная опалубка была армирована во время печати. После сборки силовые элементы стен были залиты бетоном производства упомянутого выше Екатеринбургского цементного завода, а внешний контур утеплен пеногипсобетоном завода «Монолит». Согласно планам собственника отделка здания завершится летом текущего года, после чего проект будет продемонстрирован общественности.

Apis Cor

Есть у Спецавиа и интересный, многообещающий конкурент в лице иркутской компании Apis Cor. Если 3D-принтеры Спецавиа, как и большинства конкурентов, используют портальную схему, то разработка Apis Cor основана на использовании телескопического манипулятора на поворотной платформе. Другими словами, принтер возводит стены вокруг себя, а по завершении строительства переносится на другое место с помощью крана. В дизайне изначально предусмотрена высокая мобильность: компактная установка весом в шесть тонн легко умещается в грузовик.

Первой полноценной демонстрацией возможностей необычного 3D-принтера стало строительство опытного здания в Ступино, завершившееся месяц назад. Необычная округлая форма домика площадью 37 кв. метров наглядно демонстрирует архитектурную гибкость строительной 3D-печати. На возведение стен ушло менее суток, но на полное затвердевание потребовалось еще около месяца. Отметим, что проект осуществлялся в не самых благоприятных погодных условиях, ввиду чего объект пришлось возводить под тентом. Здание оснащено теплоизоляцией и всеми необходимыми коммуникациями, но жить в нем никто не будет, ибо эта постройка предназначена сугубо для демонстрационных целей. На очереди же более крупномасштабный проект: строительство двух демонстрационных домиков в Техасе, а затем возведение эко-поселка совместно с местной строительной компанией Sunconomy.

WinSun

И наконец, самая известное отраслевое предприятие – китайская компания WinSun. В 2014 году шанхайское предприятие прославилось на весь мир возведением десяти 3D-печатных зданий всего за одни сутки. На деле все оказалось немого скромнее: небольшие «коробочки» были напечатаны блок за блоком в цехе, а затем собраны на строительной площадки без арматуры или коммуникаций, но с остеклением. Тем не менее, начало было положено. Менее чем через год китайские строители отличились уже самым масштабным проектом на текущий день, а точнее сразу двумя – 3D-печатной пятиэтажкой и симпатичным особняком площадью 1100 кв. метров.

Старания компании не прошли незамеченными: к 2016 году представители WinSun вели переговоры с властями Ирака и Саудовской Аравии по огромным контрактам. Ираку требуется построить около десяти тысяч домов взамен разрушенных в ходе войны, а саудиты заинтересовались печатью сразу полутора миллионов зданий для решения растущего жилищного кризиса. О твердых контрактах пока ничего не известно, но время от времени компания напоминает о себе, например постройкой первого 3D-печатного офисного здания в Дубае. «Офис будущего» был построен всего за 17 дней, включая проводку коммуникаций, отделку и обустройство. Возведением здания площадью 250 кв. метров занималась бригада из восемнадцати человек, причем за принтером присматривал лишь один оператор. После завершения строительства в здании разместился офис фонда «Дубай будущего». 3D-принтер WinSun – это портальная конструкция с габаритами 36х12х6 метров, а в качестве расходных материалов используются строительные смеси с наполнителями из переработанных отходов, вероятнее всего стеклопластика.

Перспективы строительной 3D-печати

Так каким потенциалом обладают строительные аддитивные технологии? Необходимо понимать, что это не панацея, не замена традиционным строительным технологиям, а полезное дополнение. Практическая польза от строительной 3D-печати пока что сводится к изготовлению различных декоративных элементов и несъемной опалубки сложных форм: если архитектурные проекты WinSun не отличаются особой оригинальностью, то демонстрационная постройка Apis Cor в Ступино, спиральные колонны Руденко и 3D-печатные церковные купола Спецавиа наглядно демонстрируют свободу дизайна.

Вопрос с армированием и утеплением решается достаточно просто: по мере печати слоев укладывается горизонтальная арматура, после застывания 3D-печатной опалубки устанавливаются коммуникации, а внутренний объем заполняется дополнительной арматурой, утеплителем и заливается бетоном в соответствии с проектом. Внешняя же поверхность стен шлифуется и/или оштукатуривается. Как результат, достигается существенная экономия на съемной опалубке и, что самое главное, рабочей силе. Последний момент может оказать ключевое влияние на темпы развития строительной 3D-печати в разных регионах мира, ибо привлекательность подобной автоматизации прямо пропорциональна дороговизне рабочей силы. Полностью автоматизированных технологий аддитивного строительства еще не существует, если не считать теоретических наработок Contour Crafting: заливать фундамент и устанавливать арматуру, коммуникации и перекрытия пока приходится вручную. С другой стороны, ничто не мешает переложить и эти задачи на плечи роботов. Так, инженеры из Швейцарской высшей технической школы Цюриха уже продемонстрировали робота-сварщика, способного создавать арматуру самых разных форм, голландская компания MX3D работает над проектом цельнометаллического 3D-печатного моста в Амстердаме, а австралийская компания Fastbrick Robotics проектирует роботов-укладчиков кирпичей. 3D-печатных небоскребов ждать пока не стоит. В ближайшие годы строительные аддитивные технологии будут использоваться в основном для изготовления декоративных элементов и относительно небольших дизайнерских объектов. Масштаб применения будет напрямую зависеть от стоимости материалов, рабочей силы и даже географического расположения. Например, метод спекания песка с помощью сфокусированного солнечного света вполне может оказаться привлекательным для строительства в пустынных регионах, благо что сырье валяется прямо под ногами, а источник энергии висит над головой. Эта технология, впервые опробованная польским инженером Маркусом Кайзером и получившая в отечественных кулуарах название «гелиолитография», даже рассматривается НПО имени С.А. Лавочкина в качестве технологии строительства лунных баз из реголита. Руководитель проекта 3Dtoday Сергей Пушкин и генеральный директор девелоперской компании Capital Group Михаил Хвесько обсудили настоящее и будущее строительных технологий 3D-печати в программе «Новая Экономика» с Кириллом Токаревым на телеканале РБК.

Запись передачи можно посмотреть по этой ссылке.