Как сделать дом на 3д принтере

Добавил пользователь Евгений Кузнецов
Обновлено: 11.09.2024

Сейчас ставки делаются на инструменты, которые могут максимально сократить сроки, при этом оставив качество на высоком уровне. Является ли таким 3D-печать? Разбираемся.

С помощью 3D-принтера можно создать модель здания, напечатать его целиком, или, наоборот, создать очень маленькие детали (при разработке проекта интерьера или ландшафта).

Ждет ли 3D-печать повсеместное внедрение – как BIM-технологии, применение которых обязательно на всех объектах госзаказа с 1 января 2022 года? Какие плюсы у такого типа строительства? Подходит ли он российскому рынку? В каких странах популярна печать зданий? Нужны ли специалисты в этой области? Ответы на эти и другие вопросы – в нашем материале.

Внедрение BIM: взгляд изнутри

МАФы, или малые архитектурные формы, – это все, что окружает застройку: скамейки, урны, фонари, велопарковки, клумбы, ограды, указатели, фонтаны, декоративные водоемы, нестационарные торговые павильоны.

Именно они делают городскую среду уютной и комфортной.

Малые архитектурные формы – важнейший инструмент для формирования среды. Они организуют жизнь на территории, меняют отношение к улице и дворовым пространствам.

Кроме того, МАФы дают возможность заняться спортом, зарядить телефон, а в некоторых случаях помогут сориентироваться на местности, потому что, например, арт-объекты могут обозначать знаковые места. Они создают комфорт и являются точками притяжения, вокруг которых собираются горожане.

Прежде чем реализовать любой проект благоустройства специалисты изучают образ жизни жителей конкретного района – как они проводят досуг, чего им не хватает для комфортного времяпровождения на улице.

Хорошим примером можно считать качели на Триумфальной площади, которые вошли в набор малых форм урбанистической среды Москвы и стали популярны у горожан.

По его словам, в мире 3D-строительство появилось несколько лет назад. Им уже воспользовались в Китае, США, ОАЭ, Голландии и Германии. Россия тоже не отстает: 3D-дома возведены в Ступино и Ярославле.

Активно используют технологию в Дубае – к 2030 году четверть всех местных муниципальных объектов будет печататься. Для возведения самого крупного дома здесь на стройплощадке были задействованы всего три специалиста. То есть 3D-печать не только сокращает расходы и время на строительство объекта, но и зависимость от человека. Это играет важную роль в периоды, когда отрасль испытывает дефицит кадров.

Первое в мире здание, напечатанное на 3D-принтере. Офис в Дубае

печать опалубки бетоном или похожими смесями с пространством внутри, которое наполняется утеплителем;
печать готовыми бетонными или пенобетонными блоками.

С аппаратной точки зрения то, что сейчас называют строительным 3D-принтером, мало чем отличается от обычных 3D-принтеров, которые печатают расплавленным пластиком. Это одни и те же станки с ЧПУ, только стройпринтеры – больше размером.

Помимо этого, они активно используются и при моделировании зданий. В компании Formlabs, производителе таких машин, отмечают, что архитекторы и специалисты используют печать для получения деталей, таких как лестницы и деревья, которые долго создавать вручную. Кстати, фирма тесно сотрудничает с мастерской Renzo Piano, которая проектировала электростанцию ГЭС-2 в Москве.

В компании активно используют проектирование, которое позволяет удостовериться в том, что каждая составляющая работает и показывает здание в мельчайших деталях. Чтобы проверить разные варианты, для каждого проекта в Renzo Piano печатают сотни разномасштабных моделей.

Деревья на макете, напечатанные с помощью 3D-принтера Formlabs.
Фото: пресс-служба Formlabs

Рендер: пресс-служба Formlabs

3D-печать: не нужно бояться прогресса

О 3D-строительстве и его перспективах мы поговорили со старшим научным сотрудником Научно-исследовательского института строительных материалов и технологий (НИИ СМиТ), кандидатом технических наук Алексеем Адамцевичем.

– Распространен ли такой вариант возведения зданий в России?

Фактически возникла ситуация, когда имея передовые технологии в перспективной сфере, Россия рискует упустить тренд на формирование нового рынка, что может привести к уходу хороших стартапов в другие страны, где этот рынок активно формируется.

– Как вы думаете, есть ли шанс перейти от традиционного возведения зданий к строительству исключительно с помощью новых технологий, как BIM и 3D?

– Лично мое мнение – это неизбежный процесс. Все отрасли всегда идут по пути повышения производительности за счет автоматизации процессов. У строительной – накопился отложенный спрос на инновации и внедрение технологий автоматизации. Похоже, мы как раз живем в то время, когда долго копившийся спрос будет наконец реализован. Вероятно, стоит ждать новой технологической революции.

– Если в скором времени все будет делать машина, каким вы видите будущее строителей?

– Бояться прогресса не нужно – он неизбежен. Правильная тактика: быть на гребне развития. Хороший пример, немецкая компания PERI, мировой лидер в производстве опалубки для монолитного строительства. Как ни странно, но именно они сейчас считаются локомотивом продвижения 3D-печати в Германии. А ведь именно рынок опалубки первым окажется под ударом в случае перехода отрасли на аддитивные технологии. Но если бороться бессмысленно – надо возглавить, в этом смысле, фирма поступает очень дальновидно.

– Может ли печать на 3D принтерах сократить сроки строительства? Чем это удобно для специалистов отрасли и будущих пользователей зданий?

– И сроки, и стоимость. Аддитивное строительное производство – это не так сложно и дорого, как может показаться. Применение технологий строительной 3D-печати уже сейчас связано с доступным жильем для малоимущих семей и различными недорогими объектами социальной инфраструктуры. Например, в Индии недавно был предложен проект печати туалетов для обеспечения ими всех жителей страны.

Понимание экономических показателей такого вида производства уже есть: это отказ от использования опалубки, составляющей порядка 50% себестоимости возведения монолитной конструкции, снижение расходов на работников и заработную плату, избавление от трат на вывоз мусора, так как 3D-печать – практически безотходное производство. И самое главное: сокращение продолжительности инвестиционно-строительного цикла и более быстрый возврат инвестиций.

Самое большое здание в мире по технологии 3D-печати, занесенное в Книгу рекордов Гиннеса, — дело рук иркутской компании Apis Cor. Это муниципалитет Дубаи площадью 640 м², ставший первой двухэтажной 3D—печатной конструкцией высотой 9,5 м. До чего дошел прогресс?! Любопытно, что 3D-печать добралась и до частного домостроения

Сам метод 3D-печати существует с начала 1980-х годов, но в последнее время набирает обороты. Его используют для изготовления самых разнообразных изделий — от зубных имплантатов и до деталей для самолетов. За исключением технологических нюансов, сам принцип везде один и тот же — объемный предмет создается из множества слоев. Цифровая модель разделяется на слои специальной программой — слайсером, а принтер печатает эти слои, постепенно составляя из них трехмерный объект.

С 3D-печатными домами это происходит так. Пастообразная смесь на основе бетона выходит через сопло и закрепляется. Поверх него наносится еще один слой, затем еще один и т.д. Изменяя форму (а иногда и состав каждого слоя), можно создавать объекты, которые было бы трудно или невозможно построить традиционными способами. И что еще немаловажно, в отличие от привычных строительных процессов, отходы практически сведены к нулю. Главный вопрос, могут ли 3D-печатные дома стать повсеместно востребованными? Попробуем разобраться.

Сплошные плюсы

Быстрее быстрого. 3D-печать дома значительно быстрее по сравнению с традиционными технологиями строительства. В большинстве случаев процесс занимает всего несколько дней. Так, к примеру, на возведение стен первого напечатанного жилого коттеджа в 38 м² потребовалось всего лишь 24 часа. (Он был построен выше упомянутой компанией Apis Cor еще в 2017 году.). Остальные работы (монтаж кровли и окон, внутренняя и внешняя отделка) заняли еще около трех недель. Оговоримся, что пока 3D-принтеры могут создавать только фундаменты, а также внешние и внутренние стены.
Принтер на все руки. Для 3D-печатного дома требуется значительно меньше рабочих, чем на обычных стройплощадках, так как роль главной рабочей силы играет печатное оборудование. Сравните, традиционное строительство многоэтапно, оно включает бригаду в среднем из 5-10 человек, которые находятся в непрерывном рабочем движении: разгружают, перевозят, готовят материалы и т.д. С 3D-принтером требуется всего несколько человек, чтобы контролировать процесс.

По данным компании Heidelberg Cement, 3D-печать может сократить количество рабочих на участке, как минимум, на 70%

Не только время, но и деньги. Само возведение напечатанных домов дешевле. Меньшее время, затраченное на стройплощадке, сокращение числа рабочих — как результат, окончательные расходы значительно ниже. Все тот же дом (38 м²) от Apis Cor в 2017 году обошелся в сумму 593,6 тыс. руб.

Безусловно, само оборудование, то есть строительный 3D-принтер, как любая передовая разработка, пока еще очень дорого стоит. По мере развития технологии затраты, связанные с оборудованием и эксплуатацией, несомненно будут снижаться

Свобода творчества. 3D-принтер дает возможность создавать сложные формы без дополнительных усилий. Например, он умеет строить замысловато изогнутые стены так же легко, как и прямые. Благодаря этому, реализовывать гибкие формы и оригинальные архитектурные идеи, а также оптимизировать внутреннее пространство становится проще.
Эффективное использование материалов. 3D-принтеры производят меньше отходов, так как в дело идет только необходимое количество материала — нет обрезок и пр. Кроме того, исходные смеси на основе бетона бесформенны, а значит, любые остатки допустимо использовать на следующем объекте. Строительным материалом может выступать также грунт со стройплощадки. Например, дом Gaia от компании WASP строили из смеси, в состав которой входит 25% почвы, взятой на месте (песок и глина), 40% соломы, 25% рисовой шелухи и 10% извести.

3D-печать домов полезна в кризисных ситуациях, как гуманитарная помощь после стихийных бедствий (землетрясений, пожаров и пр.), когда люди остаются без жилья

А что из этого следует?

О перспективности 3D-печати говорят цифры. В 2019 году производитель бетонных 3D-принтеров COBOD сообщил о прибыли уже на второй год своей деятельности. И это огромное достижение, учитывая, насколько сырым пока остается само направление.

По данным, опубликованным на сайте GlobeNewswire ожидается, что мировой рынок строительной 3D-печати вырастет с 4,4 миллиона долларов в 2019 г.до 114,4 миллиона долларов в 2023 г.

Дом со всем необходимым внутри, напечатанный на 3D-принтере всего за сутки

Компания Mighty Buildings в течение трех лет разрабатывала технические решения для воплощения в жизнь интересного проекта — строительства частных домов с помощью 3D-принтера за рекордные 24 часа.

Недавно компания вышла на рынок с уже готовым решением, предоставляющим возможность всем желающим заказать полностью укомплектованный дом, который создадут буквально за сутки.

В проекте Mighty Buildings применяется высокотехнологичный композит на основе реактопластов и минеральных наполнителей. Данный материал сравним по прочности с бетоном, но больше подходит для печати.

Дом строится на огромном 3D-принтере, установленном в производственном помещении компании. Композит практически сразу полимеризуется под воздействием ультрафиолета, что во много раз ускоряет процесс. Теплоизоляцию пеной и шлифовку стен выполняют роборуки. Они же наносят праймеры и штукатурку, так что рабочие на строительстве не нужны.

Напечатанный дом площадью от 32,5 до 285 м² оборудован в соответствии с проектом и пожеланиями заказчика. В стоимость 115 000 долл. входит не только само здание, но и его оснащение, включая основные предметы мебели, сантехнику и бытовые приборы. Даже типовой проект позволяет сразу же заселяться в дом и жить со всеми удобствами и комфортом.

Способен ли принтер для трехмерной печати заменить грузовик кирпичей в строительстве дома? Можно ли так сэкономить? И кому нужны "напечатанные" стены?

Стены первого этажа — это 146 квадратных метров — собраны из 600 разных деталей, напечатанных на 3D-принтере

Александр Маслов сделал 3D-принтер, умеющий печатать материалы для строительства домов. Начал продавать оборудование в России и Европе. И напечатал на нем стены своего дома. Сегодня трехмерная печать в строительстве — тренд, но все еще вызывает удивление и недоверие. В чем суть этой технологии, кому нужно печатать дома и сколько денег можно так сэкономить на стройке.

Сколько принтеров сделали и выбросили

Офис "Спецавиа" находится на окраине Ярославля, рядом с лесом, в старой двухэтажке с двором, заваленным ломом и бетонными блоками. Вряд ли кто-то так представляет себе место работы инновационного стартапа, резидента "Сколково", обладателя гранта от Фонда Бортника. И сам Маслов — крупный мужчина в клетчатой рубашке — похож на хозяина, скажем, обычной стройфирмы, а не на типичного гика-инноватора, каких много в сфере технологий. Раньше он работал в консервативном бизнесе.

— Мы занимались инфраструктурой аэропортов — проектировали и делали подъездные дороги, фундаменты, мачты. Были в аэропорту Пулково? Там есть бело-красная диспетчерская мачта из стекла и пластика — это наша. Сделали все аэропорты по Енисею, в Ростове-на-Дону, Волгограде, Магадане. Но командировки стали невыносимы. Последняя была в 2014 году — я уехал в мае, а вернулся в сентябре. Когда приехал домой, два месяца просто сидел на крылечке и думал: чем заняться.

Решил открыть завод по выпуску станков плазменной резки металла — на них делают строительные материалы для зданий. Тогда такие станки были в тренде: производители открывались один за одним. Быстро конкуренция на рынке усилилась, а Маслов задумался: что еще придумать.

— Появился тренд на 3D-печать в строительстве. Даже название прижилось: Construction Objects Printing (СОР) — печать строительных объектов. Китайцы понемногу начали печатать дома. Инженер Андрей Руденко напечатал мини-замок в США. Мы захотели попробовать — открутили голову от станка плазменной резки и начали печатать разные стройматериалы. Первым продуктом была бетонная лавочка. Мы так обрадовались, что все получается, что не продумали как ее — полторы тонны — вытаскивать из цеха.

И завертелось. До первого работающего 3D-принтера пришлось собрать, протестировать и выбросить 40 прототипов. Александр Маслов не называет объем инвестиций, но объясняет: "Чтобы сделать 3D-принтер ценой в миллион рублей, нужно вложить в 30 раз больше". Сегодня у фирмы семь разных принтеров.

"Дома печатать, как же!"

Разработчик не собирался сам печатать материалы, а хотел только продавать оборудование. Ту самую лавочку показали застройщикам и предпринимателям, которые обустраивают города. Продавцы лавочек какое-то время были основными покупателями станков.

"Напечатать лавочку — 30 минут. Ее себестоимость — около тысячи рублей. Коммерсанты продают в среднем по 5 тысяч рублей. А одна московская фирма — за 30 тысяч".

Очередной раз читаю, что пытаются напечатать дом на 3D принтере. Ну сколько можно? Кому еще не понятно, что такой дом будет либо максимально простым и маленьким или построить его будет намного проще и быстрее традиционными методами! Да, вы избавитесь от бригады каменщиков, но обслуживать принтер тоже народ нужен, подвозить материалы так же нужно. И что может этот принтер? Построить простой вагончик? Так его любой каменщик "незадорого" сложит вам. А если учесть сложность с проведением коммуникаций, программированием и вдруг ремонтом этого принтера то я уж не знаю где там видны плюсы всего этого .

Ну вот смотрите, 8 профессоров ETH Zurich сооружают трехэтажный дом под названием DFAB House, используя практически только цифровые процессы. В строительстве задействован строительный робот - промышленный манипулятор на мобильной гусеничной платформе.

Робот формирует плотную конструкцию из стальной проволоки, которая одновремнно служит опалубкой и арматурой для бетонной конструкции. Особенность подхода в том, что бетонная смесь закачивается внтурь решетки и не выходит за ее пределеы. Так робот формирует несущую стену с двойным изгибом - элемент, который удобно использовать для формирования помещений с открытой планировкой. Также для строительства применяют элементы, изготовленные из песка с помощью 3D-принтера, в частности, "смарт-потолок".

Для формирования фасада планируется задействовать технологию динамического литья. Комнаты на втором и третьем этажах будут построены из деталей, напечатанных на строительном 3D-принтере в лаборатории ETH Zurich и отдельных деревянных элементов, собираемых в единую структуру коллаборативными роботами.

Сооружение трехэтажного здания планируется завершить к лету 2018 года. Дом будет служить гостям и партнерам исследовательского центра Empa

И что тут такого настолько интересного, что нельзя построить без принтера и быстрее? Нет, конечно может быть это тестирование каких то технологий рассчитанных на далекое будущее, но пока вообще не впечатляет.

Что еще было по этой теме? Ну вот например 3D-принтер печатает 10 домов в Шанхае

Что тут удивительного и сложного для обычной постройки?

Хотя конечно в Shanghai WinSun переполнены энтузиазмом. Тестовые образцы обошлись предприятию на 50% дешевле, чем при использовании классических методов строительства. Но что то ох как не верится с учетом стоимость работы китайских рабочих и стоимости такого принтера или принтеров.

Вот Ярославцы возводят первый дом в России, построенный 3-D принтером

Не увидел аргументов - зачем это?

Вот в городе Ступино Московской области напечатан первый дом по технологии мобильной 3D-печати. Компания Apis Cor и ГК ПИК успешно завершили проект, анонсированный в декабре 2016 года.

В декабре 2016 года компания Apis Cor в сотрудничестве с ГК ПИК приступила к печати здания с помощью мобильного 3D-принтера. Строительство проходило на испытательной базе компании Apis Cor в городе Ступино на территории Ступинского завода ячеистого бетона. Печать самонесущих стен, перегородок и ограждающих конструкций здания длилась меньше суток: чистое машинное время печати составило 24 часа.

После завершения печати стеновых конструкций принтер извлекли из здания с помощью крана-манипулятора.

Площадь отпечатанного здания — 38 м².

Впервые в российской строительной практике дом был отпечатан целиком, а не собран из отпечатанных панелей.

Дизайн одноэтажного жилого дома необычный. Такой проект был выбран неслучайно, так как одна из главных целей строительства — продемонстрировать гибкие возможности оборудования и разнообразность доступных форм. Дом может быть любой формы, в том числе и привычной квадратной, ведь аддитивная технология не имеет ограничений по дизайну возводимого здания, кроме действующих законов физики, а значит, пора говорить о новом фантастическом потенциале архитектурных решений.

Ну может быть это и быстро сделали, хотя еще не известно бригада каменщиков из блоков насколько быстро бы соорудила эту загогулину.

А кто вообще будет жить в этих "вагончиках" маломерках? А постороить нормальный двухэтажный дом с помощью принтера уже будет намного сложнее .

Это все конечно технологично, красиво, современно, интересно, но есть ли у этого перспективы в массовом секторе, а не только для новостей робототехники и дизайнерских заморочек?

Кстати, вот китайцы могут построить традиционным способом 57 этажей за 19 дней или например мы уже рассматривали, как китайцы строили за 360 часов 30 этажное здание. А вы знаете вообще, почему в России зачастую именно 9 этажей?

Читайте также: