3D-принтеры вскоре заменят большую часть строительной техники

26 января 2015 года

Фраза из детского стишка «Что нам стоит дом построить, нарисуем, будем жить» скоро вполне может стать строкой стандартного техзадания по возведению как частного коттеджа, так и многоэтажки. На минувшей неделе китайская компания Shanghai WinSun презентовала жилые дома, построенные при помощи технологий трехмерной печати. И сегодня уже мало кто сомневается, что подобные технологии завтра станут неотъемлемой частью строительного бизнеса.

Представляя свои достижения в индустриальном парке провинции Цзянсу, инженеры китайской компании «напечатали» на 3D-принтере несколько зданий, включая пятиэтажный многоквартирный дом и виллу. Для воплощения задуманного был изготовлен принтер 6,6 метра в высоту, 10 метров в ширину и 40 метров в длину. Устройство печатает отдельные цельные блоки будущих домов, которые собираются на месте, укрепляясь арматурой и дополняясь изоляционными материалами, чтобы соответствовать всем стандартам современного строительства.

В качестве «чернил» китайцы используют отходы строительного производства - смесь из стекла, стали и быстросохнущего цемента. Принтер наносит эту смесь слой за слоем до тех пор, пока стены не достигнут нужной толщины.

Стены огромной виллы и пятиэтажного дома выполняются практически полыми, имеющими внутри зигзагообразные элементы для повышения надежности конструкции.

Первый в мире пятиэтажный дом, напечатанный на 3D-принтере

Этот способ строительства, говорят в Shanghai WinSun, позволяет снизить расход строительных материалов на 30-60% благодаря применению переработанных отходов. Так, себестоимость представленной виллы на 1100 кв. метров составила всего 161 тыс. долларов.

По словам топ-менеджера компании, одна из самых больших проблем современного строительства заключается в том, что отрасль производит большое количество углекислого газа. Кроме того, строители во время работы могут контактировать с различными опасными материалами, а сама стройка является достаточно шумным мероприятием. Все эти недостатки могут быть устранены благодаря 3D-печати зданий.

Также значительно уменьшается необходимое для выполнения основных работ время, которое с новой технологией может сократиться на 70%. Соответственно потребуется и в 1,5-2 раза меньше рабочей силы. При этом жилье, невзирая на формулировку «отходы» при упоминании состава распечатанных блоков, является абсолютно безвредным для проживания и считается экологически чистым. В планах разработчиков - сделать данный метод основополагающим при сооружении многоэтажных домов и даже небоскребов.

Себестоимость такой 3D-виллы на 1100 кв. метров - $161 тыс.

Сегодня сложно сказать, кто первым додумался попробовать напечатать на 3D-принтере жилой дом. В начале двухтысячных годов сразу несколько не зависящих друг от друга групп ученых начали исследования в этой области. Так, группе инженеров британского университета Лафборо удалось создать уникальный цементный состав, позволяющий печатать изделия любых форм: выпуклые, краеугольные, изогнутые, кубические.

Исследователи, как поясняют на профессиональном портале make-3d.ru, отказались от применения технологии лазерного спекания и цифровой обработки светом. Вместо этого они вернулись к истокам 3D-печати, решив использовать несколько видоизмененную технологию послойного наплавления, при которой каждый новый слой строительного материала выдавливается из принтера поверх предыдущего слоя.

О высоком разрешении печати в данном случае говорить не приходится, но это и не критично для строительства, так как бетон легко поддается последующей обработке и отделке. Зато такая 3D-печать позволяет получить уникальные бетонные формы без опалубки, существенно сократив при этом затраты живого труда и время сдачи объекта.

В результате была создана первая в мире пустотелая панель с двойными закругленными контурами. Новая технология обеспечивает полную свободу творчества при проектировании зданий, которые отныне могут иметь любые формы и линии: изогнутые, выпуклые, кубические, краеугольные и т.д. Не так давно исследователи продемонстрировали конструкцию под названием «Чудесная скамейка» размером 1 х 2 х 0,8 метра (фото 3). Прочность материала, изготовленного для печати 3D-скамейки, составила 95% от прочности бетона.

Ученые из Южно-Калифорнийского университета предложили использовать огромные машины для 3D-печати непосредственно на стройплощадках. В патентное бюро США был направлен проект под названием Contour Crafting, на основе которого планируется собрать огромный принтер, который сможет печатать дома в сборе: не только несущие стены, но и проводку вместе с сантехникой (фото 4).

Авторы предлагают установить этот принтер на строительную площадку, подключив к нему компьютер с особым программным обеспечением. После этого остается лишь обеспечить непрерывную подачу на 3D-принтер бетона. По команде оператора 3D-принтер будет заливать фундамент будущего здания, формировать его стены. Бригаде строителей останется лишь контролировать процесс 3D-печати и укладывать плиты перекрытия на разных стадиях возведения здания.

А словенская компания BetAbram занялась уже серийным производством строительных принтеров для строительства коттеджей. На данный момент модельный ряд продукции словенского производителя ограничен тремя моделями - P1, P2 и P3. Стоимость бюджетной модели составит «всего» 12 тыс. евро, в то время как флагманы линейки будут продаваться по цене от 20 тыс. евро. Учитывая, что аппарат может печатать несущие конструкции, его стоимость полностью себя оправдывает. Но что более важно, окупает себя с лихвой.

В компании утверждают, что принтер BetAbram P1 способен напечатать бетонное здание без опалубки объемом 144 кв. метра. Примечательно, что высота аппарата составляет чуть больше двух метров. Специальная платформа, водруженная на регулируемые по высоте рельсы, оперативно поднимает экструдер по оси Z, в то время как размеры осей X и Y ограничены (например, для принтера P3 - 16 х 9 метров).

В Нидерландах решили пойти немного другим путем. Исследователи, представляющие лабораторию Sabin Design при Корнельском университете, решили, что современная промышленность не готова к печати домов целиком. Вместо этого они сосредоточили свои усилия на печати керамических кирпичей. Эти кирпичи создавались с учетом классических столярных технологий, применяющихся строителями для скрепления между собой деревянных изделий. Другими словами, кирпичные блоки проектируются таким образом, чтобы сила тяжести соединяла между собой все детали конструкции. Для изготовления несущих блоков использовался современный порошковый 3D-принтер ZCorp 510, который полностью оправдал свою функциональность и продемонстрировал высокое качество печати.

В общем, идей и технологий много, но одно можно сказать точно: 3D-печать в строительстве - уже не научная фантастика, а вполне осязаемая реальность. Российским строительным кампаниям, которые смотрят в будущее, есть о чем задуматься.

Дарья Быстрова
mperspektiva.ru