3д технологии в строительстве.

Сегодня сложно сказать, кто первым додумался попробовать напечатать на 3D принтере жилой дом, но уже сейчас понятно, что в недалеком будущем технология трехмерной печати станет неотъемлемой частью строительного дела.

В начале двухтысячных годов сразу несколько независимых друг от друга групп ученых начали исследования в области применения технологии 3D печати в строительстве.

Инженеры из Китая, США, Великобритании и Нидерландов усердно трудились, не покладая рук. Вполне возможно, что через пару лет каждый желающий сможет купить 3d принтер для строительства домов на розничном рынке. Пока это всего лишь догадки.

Давайте остановимся подробнее на уже достигнутых результатах.

Дом на 3d принтере – миф или реальность?

Группе инженеров британского Университета Лафборо, работающих под руководством доктора Сунгву Лима, удалось создать уникальный цементный состав, позволяющий печатать изделия любых форм: выпуклые, краеугольные, изогнутые, кубические.

Исследователи отказались от применения технологии лазерного спекания и цифровой обработки светом. Вместо этого они вернулись к истокам 3D печати в лице несколько видоизмененной технологии послойного наплавления.

Усовершенствованная цементная формула укладывается методом экструдирования, что позволяет значительно упростить строительные работы, так как исключается необходимость в опалубке. Готовые бетонные фигуры легко поддаются корректировке и отделочным работам.

Эксперименты британских инженеров не прошли бесследно. Их идея вызвала живой интерес ученых из Южно-Калифорнийского университета. Они предложили использовать огромные машины для 3D-печати непосредственно на строительных площадках.

На данный момент 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.

Компании, опередившие время

В шанхайской компании Shanghai WinSun Decoration Design Engineering Co не стали дожидаться, пока американские конструкторы соберут футуристическую машину. Вместо этого предприимчивые инженеры собрали собственный 3D-принтер WinSun, поразивший мировую общественность в первую очередь своими размерами.

Аппарат 150 метров длиной и 10 метров шириной способен всего за несколько часов напечатать здание высотой до 6 метров. 3d строительный принтер WinSun в качестве «чернил» использует цемент, усиленный стекловолокном.

Компания уже применила свое изобретение на практике. Пока речь идет про недорогое, несложное одноэтажное жилье, однако в Shanghai WinSun переполнены энтузиазмом. Тестовые образцы обошлись предприятию на 50% дешевле, чем при использовании классических методов строительства.

Справедливости ради, стоит заметить, что опытные образцы домов, несущие стены которых напечатаны с помощью принтера, появились не только в Шанхае. В США активно развивается частный проект по строительству жилых конструкций. Руководит ним молодой и амбиционный инженер Андрей Руденко.

В отличие от остальных, Андрей планирует создать принтер, который сможет печатать дома не только на подготовленной строительной площадке, но и на холмистой местности. Автор проекта уже добился значительных результатов в своих начинаниях, о чем свидетельствует данное видео:

Пока работа над основным проектом находится в самом разгаре, Руденко решил продемонстрировать общественности, на что способен принтер, собранный по его технологии.

В результате в Миннесоте появился небольшой импровизированный замок, доказывающий, что идеи Андрея имеют право на реализацию:

Дом, напечатанный на 3d принтере по доступной цене

Словенская компания BetAbram занялась серийным производством строительных принтеров. На данный момент модельный ряд продукции словенского производителя ограничен тремя моделям – P1, P2 и P3.

Стоимость бюджетной модели составит «всего» 12000 евро, в то время как флагманы линейки будут продаваться по цене от 20000 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 квадратных 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).

А как же насчет внутренних стен? Все, описанные выше технологии и изобретения ориентированы на строительство внешних конструкций. Но на рынке трехмерной печати нашлись компании, которые всерьез задумались над обустройством жилого пространства изнутри.

К примеру, Emerging Objects изобрели соляной полимер для печати межкомнатных перегородок, изящно зондирующих помещение. Соединив воедино строительный клей и соль, добытую в пруду Редвуд-сити, изобретатели получили недорогой, легкий, водостойкий, полупрозрачный материал.

Первым проектом Emerging Objects стал 3D-печатный дом под кодовым названием 1.0. Стены в комнатах целиком и полностью печатаются из новоизобретенного материала Saltygloo. В результате получается очень красивый, изящный и достаточно прочный дом, который станет украшением любой курортной зоны.

Рональд Раэль решил не останавливаться на достигнутом. Недавно функционер, возглавляющий Emerging Objects, сообщил, что планирует возвести дом из современных 3D-печатных материалов.

Внутренние стены, как уже говорилось, будут сделаны из Saltygloo, а наружные напечатают из Picoroco – запатентованных чернил, являющих собой цементный полимер. Стоит отметить, что все строительные элементы печатаются на промышленном оборудовании.

3d принтер и строительство домов, как взаимодополняющие элементы.

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.

Ученые решили обойти традиционные трудоемкие методы строительных работ, заменив шлакоблоки, цементный раствор и физический труд с помощью изделия под названием PolyBricks.

Специалисты из Sabin Design решили отказаться от традиционных клеящих составов. Кирпичи Polybrick 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 итоге

Армия – двигатель современного прогресса. По крайней мере, так считают многие уважаемые ученые. Как известно, большинство уникальных технологий, которые появились в нашей жизни, были подарены «гражданским» предприятиями оборонной промышленности.

3D строительство – это тот редкий случай, когда предприятия оборонной промышленности заинтересовались исконно гражданскими разработками для военных целей.

ВМС США всерьез заинтересовались методами печати бетоном. Национальный научный фонд США при поддержке оборонных ведомств решили финансировать разработки компании Contour Crafting.

Это означает лишь одно – 3D печать в строительстве определенно нашла свое место и вполне возможно, очень скоро, строительство станет частью технологии трехмерной печати, а не наоборот!

В последние годы, инженеры многих стран - особенно тех, где население слишком стремительно увеличивается, усердно работают над созданием строительных принтеров, с помощью которых можно быстро, а главное недорого, возводить небольшие дома. Почему недорого? Да потому, что на создание раствора идут отходы строительного производства, которые измельчаются, и перемешиваются с цементом. Себестоимость жилища площадью 200 м2, составляет меньше 5000 долларов, а для малоимущих людей этот аспект наиболее важен. Вот об этой технологии мы и хотим вам немного рассказать.

Над созданием печатающих устройств, с помощью которых можно возводить дешёвые постройки, параллельно работали инженеры разных стран. Но как всегда, китайцы впереди планеты всей - их принтер имеет самые большие габариты (32м*11м*7м). Год назад на нём, всего лишь за сутки, напечатали 10 небольших домов (по 60 м2).

Пока в них никто не живёт, их тестируют, наблюдая, как поведут себя конструкции под воздействием солнца, ветра и перепадов температур. Но результаты ещё никого не разочаровали. Во всяком случае, выяснилось, что проливные дожди и жара им нипочём. Поэтому первыми строить по этой технологии, стали страны с тёплым климатом.

Это важно

Создатели самого крупного принтера, подтвердили качество 3Д строительства на своём примере. Все стены офиса компании, занимающейся разработкой и продвижением данной технологии, находящейся под Шанхаем, напечатаны на трёхмерном принтере. Здание имеет общую площадь 10 000м2, и его постройка была завершена всего за 30 дней.

• Правда, для этого был организован конвейер из четырёх машин - но всё равно, их производительность поражает. Однако в Шанхае субтропический климат, и абсолютным зимним минимумом для него, является -9 градусов. Ну а каков будет результат испытания таких конструкций при наших морозах – это ещё вопрос.
• В любом случае, при таких темпах и низких ценах, можно решать жилищные проблемы не только жителей бедных провинций Китая. Да что там говорить – чего только стоит восстановить жильё для людей, пострадавших от всевозможных стихий: пожаров, наводнений, ураганов, землетрясений, от которых не застрахован никто.
• Для человека, оставшегося без крыши над головой, даже неказистый дом покажется раем. Нуждающихся людей хватает во всём мире, поэтому интерес к данной технологии проявили многие страны: ОАЭ, Америка, Италия, Голландия, и, конечно же, Россия.
• Многие их них разработали принтеры собственной конструкции, но по большому счёту, все они функционируют они по одному принципу. Создатели трёхмерных печатающих устройств надеются, что по мере усовершенствования технологии, ценовая планка готовых домов может опуститься ещё ниже.

Главное, все увидели и поняли, что для людей это благо, и наверняка не за горами тот день, когда будет создан ещё более мощный принтер, который сможет увеличить масштаб возводимого объекта.

Суть технологии

Как уже было сказано, возможности строительных принтеров отличаются. Некоторые умеют печатать только фрагменты домов, которые находятся в горизонтальном положении. После набора прочности секции поднимают, устанавливают вертикально, и соединяют между собой – что мы и видим на фото снизу.

Но есть и такой вариант, который может печатать дом непрерывным способом – то есть, по контуру. В будущем, это даст возможность строительным фирмам, имеющим в распоряжении такое оборудование, выезжать с ним по адресу, и возводить дом прямо на месте. Нисколько не сомневаемся, что в ближайшее время появятся и комбинированные машины, которые смогут делать и то, и другое.

• К тому же, с помощью 3D принтеров изготавливают и стеклопластиковую арматуру, которую сегодня полным ходом уже используют в малоэтажном строительстве. Нет сомнений, что недалёк тот день, когда на объекте будут работать оба варианта: один принтер возводит бетонную конструкцию, а второй – армирует её.
• Суть технологии такова: конфигурация конструкции или здания принтеру задаётся через компьютер. Дюз, из которого непрерывной линией выходит достаточно густой и эластичный раствор, движется по определённой траектории – контуру будущей конструкции, наращивая высоту слой за слоем.
• Стены получаются пустотелые, толщиной 30 см. Их внутреннее пространство армируют, заполняют пенобетоном - и получается не только прочный, но ещё и тёплый дом.

В нашей стране, над данной технологией работают в Ярославле, где полным ходом печатают пока только малые архитектурные формы: лавочки, беседки. Однако уже приступили и к строительству жилого дома с полумансардой, площадью 80м2. Оно не обещает быть таким быстрым, как у китайцев – всё-таки у нас не субтропики. Тем более что дом ведь нужно не только построить, но и произвести отделку, подключить коммуникации. Но к лету 2017 года дом планируют сдать, после чего можно будет увидеть фотографии его фасадов и интерьеров. Осталось немного, поживём – увидим.

Перспективы в бизнесе

Выполняя заданную программу, трёхмерный принтер может работать круглыми сутками, и не требует никакого контроля и обслуживающего персонала. Этот факт наверняка заинтересует и тех, кто ищет возможности для создания нового бизнеса. Несмотря на то, что сам принтер стоит недёшево, нарастающая популярность домов, построенных по технологии 3Д-печати, сулит немалые выгоды. Тем более что сроки выполнения заказа неимоверно компактны.

Для работы принтера не обязательно, как у китайцев, должен использоваться состав на основе цемента и измельчённого строительного мусора. Это может быть обычный пескобетон на базе портландцемента М500, или даже глинобит, который используют в южных регионах. Для прочности, раствор армируют стекловолокном, целлюлозной, либо полимерной фиброй.

Обратите внимание! Заметим, что напечатать на принтере можно стены, перегородки, лестницы, и даже некоторые элементы фундамента – но кровлю придётся выполнять традиционными способами, ведь она сооружается не из бетона, а из деревянных балок.

С учётом времени, необходимого на прокладку коммуникаций и отделочные работы, дом в 200 квадратов площади можно будет сдать максимум за 6 месяцев. Однако указать точную себестоимость такого дома сложно. В первую очередь, это будет зависеть от состава раствора. Ведь не факт, что все смогут так перерабатывать строительные отходы, что их можно будет использовать в качестве наполнителя. Да и потом, стоимость кровли, отделки, окон-дверей и коммуникаций, тоже бывает разной.

А выгодно ли это?

Специалисты подсчитали, что дом, построенный по технологии 3Д печати, сданный под ключ, будет стоить порядка 20 000 долларов, что вдвое меньше аналогичного строения из кирпича. При этом качество строительства получается на порядок выше. Данная технология позволяет получить идеальную геометрию строения: проёмы ровные, нет отклонений ни в плоскости стен, ни по углам. Соответственно, поверхности не надо дорабатывать – а это тоже экономия.

Сегодня трёхмерные строительные принтеры есть в продаже. Небольшие модели для печатания МАФ и отдельных малогабаритных конструкций, стоит порядка 9000 долларов. Устройство для крупных конструкций и монолитных зданий, стоит уже в пределах 20000-28000 долларов. Фактически – стоимость одного готового к эксплуатации дома. Но ведь, сколько жилья он сможет построить! Учитывая, себестоимость построек и сроки их возведения, срок окупаемости такого принтера составит максимум 18 месяцев.

3D принтер – это устройство для печати трехмерных физических моделей. Другими словами – это устройство, которое создает физические объекты путем последовательного наложения слоев. Конечно, на сегодняшний день уже никого не удивишь такими технологиями. Однако данная область активно развивается, и каждый год на свет появляются новые, удивительные принтеры с невероятными возможностями. К примеру, 3D принтер для строительства домов в натуральную величину.

Конечно, такие принтеры имеют внушительные размеры и высокую стоимость. Они работают с различными строительными материалами, такими как цемент, гипс и другие. На данный момент строительный 3D принтер находится в стадии разработки и те модели, которые имеются в настоящее время, являются экспериментальными моделями. Однако, не смотря на это, такие устройства имеют достаточно большие перспективы.

1. Что же такое строительный 3D принтер

Строительный 3D принтер ни чем не отличается от обычного устройства для трехмерной печати. Разница лишь в используемых материалах, ну и конечно же, в размерах. Ведь для создания здания в натуральную величину принтер должен иметь просто огромные размеры. В этом то и заключается сложность.

Современные модели 3D принтеров размещаются на рельсах по обе стороны здания. На сегодняшний день максимальная высота печатающей головки достигает 6 метров, что равняется высоте обычного двухэтажного дома. Для транспортировки принтера необходим специальный тягач, а для установки на рельсы в месте применения потребуется кран.

Стоит отметить, что для того, чтобы построить здание при помощи строительного 3Д принтера в первую очередь необходимо подготовить площадь, залить фундамент будущего здания и разравнять окружающую местность, чтобы сам принтер стоял максимального ровно. Только после этого можно устанавливать сам принтер. Однако и после этого устройство не способно работать автономно. Для строительства все равно требуются специально обученные и опытные люди, которые будут контролировать весь процесс. Кроме этого для строительства потребуется огромное количество строительного раствора, который доставляется специальными автомобилями-бетономешалками.

Весь процесс занимает достаточно много времени, сил и финансов. Однако это все же более выгодно, чем строительство домов традиционными методами. Кроме этого весь процесс печати дома на 3Д принтере занимает значительно меньше времени, чем строительство обычным способом.

1.1. Особенности строительного 3Д принтера

Главной особенностью, которой обладает строительный 3Д принтер, является скорость выполнения поставленной задачи. Кроме этого точность и четкость выполняемых работ. Ведь принтер полностью лишен человеческого фактора, он не допускает ошибок и выполняет свои функции абсолютно точно.

Еще одна особенность заключается в том, что механизированный труд стоит гораздо дешевле, чем ручная работа нескольких бригад рабочих. Таким образом, 3Dпринтер уже сегодня способен заменить ручную работу. При этом напечатанный дом на 3Д принтере отличается высокой прочностью, точностью и надежностью, так как принтер строго выполняет установленные правила.

2. Печать домов на 3Д принтере

Не смотря на то, что уже сегодня существуют 3Д принтеры, которые способны создавать дома в натуральную величину, еще совсем недавно при помощи трехмерной печати можно было создать лишь уменьшенную копию здания. Обычные принтеры, которые сегодня используются в быту или на производствах – это прототипы огромных строительных 3Д принтеров. Это был первый шаг на пути к разработке моделей для строительства домов.

3. 3D-принтер для строительства: Видео

Следующим шагом стали 3D принтеры, которые могли работать со строительными материалами, однако напечатать они могли разве что кирпич. Однако это позволило еще ближе подойти к разработке современного строительного устройства, для строительства домов. В наше время уже существует дом, напечатанный на 3D принтере, и не один.

3.1. Преимущества технологии создания домов на 3Д принтере

Современный 3D принтер для печати домов – это будущее, которое доступно уже сегодня. Такие технологии позволяют застраивать территории в рекордно короткие сроки, создавая целые улицы и кварталы за считанные месяцы. При этом весь процесс требует значительно меньше финансовых затрат, нежели строительство традиционными методами.

Также стоит отметить, что печать дома на 3D принтере происходит с использованием современных материалов, таких как быстросохнущий цемент и так далее. Это в свою очередь существенно ускоряет строительство и позволяет строить предельно прочные и надежные конструкции. Более того, некоторые модели строительных принтеров способны не только выстраивать здания из бетона, но и прокладывать все необходимые коммуникации – электропроводку, трубопровод, газовую развязку и так далее.

В этой статье мы расскажем о том, как приобрести 3Д принтер для печати домов и как организовать строительный бизнес на базе такого оборудования.

Вопреки распространенному мнению появившиеся недавно строительные 3д-принтеры печатают дома и строительные конструкции не из пластика или силикона, как его обычные «братья», а из бетона.

Как правило, для такой печати применяются стандартные составы, в основе которых лежит цемент марки 500. Такие составы недороги, и их компоненты свободно можно приобрести в любом городе мира.

Как и в случае с обычными 3д-принтерами, в основе принципа работы строительного принтера лежит экструзия. Сначала необходимо подготовить строительный раствор, в состав которого входят цемент, стекловолокно, иногда керамзит и иные материалы. Затем принтер выдавливает этот раствор через специальные сопла, нанося его слой за слоем на основание, что позволяет возвести стены небольшого здания всего за пару-тройку часов .

Принтер позволяет быстро «напечатать» все стены и прочие конструкции, например, лестницы, но кровлю нужно делать традиционными методами – принтеров, способных напечатать качественную крышу, пока что не существует.

Само собой, после завершения строительства потребуется внешняя и внутренняя отделка, прокладка коммуникаций, монтаж окон и дверей.

Как быстро можно строить с 3d-принтером

Средняя скорость печати современного строительного принтера составляет от семи до десяти кв. метров в минуту, а в Китае уже сейчас активно используются устройства, способные за минуту напечатать более 50 «квадратов».

Всего за пару часов такие установки могут напечатать целый дом площадью в 200 квадратных метров. С учетом отделки и прокладки всех необходимых коммуникаций строительство занимает от одного месяца до полугода.

Сколько стоит строительство домов с применением 3д-принтера

Указать стоимость строительства здания с использованием невозможно, поскольку он позволяет строить здания любой конфигурации, создавать архитектурные элементы почти любой сложности, возводить стены любой толщины.

Для примера : себестоимость строительства небольшого, около 100 квадратных метров, типового дачного домика составляет всего 2,5-3,5 тысячи долларов. Себестоимость такого дома с дверями, окнами, кровлей, коммуникациями, с внешней и внутренней отделкой – порядка 8-10 тыс. долларов.

Аналогичное строение из кирпича обойдется как минимум в два раза дороже. Продать напечатанный дом с полной отделкой можно за 16-25 тыс. долларов.

Столь низкую стоимость строительства обеспечивают невысокие цены на материалы и предельно точное их дозирование, а также высокое качество строительства: печать не дает каких-либо отклонений по углам, и впоследствии не приходится ничего «дорабатывать» – все стены, проемы для дверей и окон практически идеально ровные, щелей также нет – стена получается монолитной.

Стоимость 3d-принтера для строительства

Пока что индустрия строительства домов с применением 3д-печати находится на начальном этапе своего развития, и производят немногие компании.

Дешевле всего купить принтер производства Китая . Немногим дороже обойдутся продукты российской компании ЗАО «Спецавиа», которая базируется в Ярославле. По соотношению цены и качества они являются лучшими из представленных на рынке.

Модели строительных 3d-принтеров

Рассмотрим несколько моделей 3d-принтеров, предлагаемых компанией «Спецавиа»:

• S-4063 : это небольшое устройство используется для печати малых архитектурных форм, отдельных элементов для домов, бетонных конструкций площадью до 18-ти квадратных метров. Стоимость устройства: 8,5 тыс. долларов.
• S-6045 : устройство может использоваться для печати сложных конструкций размером до 12,6 квадратных метров. Стоимость устройства: 21 тыс. долларов.
• S-1160 : этот принтер позволяет печатать крупные конструкции и здания площадью до 280-ти квадратных метров. Стоимость устройства: 29 тысяч долларов.

Инвестиции и окупаемость

Приобретение печатного устройства и материалов обойдется примерно в 35 тысяч долларов. Еще не менее пяти тыс. долл. потребуется на зарплату рабочим и работы по завершению строительства после возведения бетонных конструкций.

При строительстве коттеджей и дачных домов себестоимостью до 10 тысяч долларов (срок строительства от двух до трех месяцев) и их продаже за 17-18 тысяч долл. чистая прибыль составит порядка трёх-четырёх тысяч долларов в месяц, с одного построенного дома.

Срок окупаемости бизнеса – до полутора лет.

Как видите, печать домов может быть , тем более, что сегодня конкуренция в этой сфере все еще достаточно невысока.

3D-принтеры идут в строительство.

ООО "Ваш Инженер" на выставке MosBuild 2016

Профессор Берок Хошневис из Университета Южной Калифорнии в 2012 году сконструировал 3D принтер, позволяющий "печатать" небольшие строительные конструкции и дома до 2-х этажей. Первые пробные сооружения имели декоративное назначение и возводились для отладки технологии. Строение возводилось на спланированной площадке по уплотнённому щебню (без фундамента). Декоративные элементы изготавливались здесь же, как отдельные части, с последующим монтажом на несущую конструкцию.

Изобретение Хошневиса представляет собой большой манипулятор с закрепленным на стреле или на манипуляторе экстрактором (сопло с экструдером), через который выдавливается вязкая бетонная консистенция и равномерным слоем укладывается на рабочую поверхность. Слой за слоем, по заданному программой контуру, производится укладка стен сооружения. Эта технология так и была названа - "контурное строительство" (Contour Crafting).

Для начала работ с принтером необходимо подготовить строительный раствор, в состав которого входят цемент, стекловолокно, и иные материалы. 3D-печать применима только для возведения стеновых конструкций и изготовления отдельных элементов декора. Понятно, что стропила, кровлю, дверные и оконные рамы придётся монтировать отдельным бригадам строителей. Скорое время начального схватывания цемента позволяет нижележащим слоям не просаживаться по весом выше уложенных. Обычно на строительство дома малоэтажной застройки, площадью до 300 кв.м., уходит от 6 до 12 месяцев. При этом, все работы производятся в ручную и их качество целиком зависит от человеческого фактора. По 3D-технологии, дом площадью в 200 квадратных метров, можно напечатать всего за 24 часа. С учетом отделки и прокладки всех необходимых коммуникаций строительство занимает от одного месяца до полугода. Конечно же, это- в идеале.

Конструкции современных экструдеров позволяют "печатать" стены различными по составу бетонами, в том числе стандартными составами на основе цемента марки 500, а также использовать смеси с минеральными добавками и фиброволокном. Обычно в базовую комплектацию принтеров входит три печатающие головки-экструдеры, рассчитанные на печать разными составами. В инструкциях по эксплуатации принтеров есть технологические регламенты на смеси. К ПО прилагается библиотека готовых файлов с различными элементами ландшафтного дизайна и элементами зданий. На стройплощадке также задействуют растворную мешалку и мойку высокого давления. Всё что требуется от рабочих, это установить рельсы по периметру будущего дома и смонтировать 3D принтер. Остальное сделает компьютер, управляющий по заданной программе движением манипулятора и дозированием бетона.

В Китае архитектурная компания WinSun Decoration Design Engineering Company в шанхайском районе Цинпу за сутки возвела 10 домов площадью – 200 м2. Как и их американские коллеги китайские новаторы своим 3D-принтером «печатают» дома по частями, затем, собирая его в единое целое. В качестве материала китайцами использовался прошедший переработку строительный мусор и цемент с добавками стекловолокна (армирование бетона). К сожалению, при возведении конструкций посредством 3D-принтером, не может быть установлена вертикальная арматура, которая будет помешать манипуляциям экструдера на нужной высоте. Для целостности конструкции бетон нуждается в армировании, иначе произойдёт его растрескивание. Поэтому, в Китае дома армировали стекло-пластиковой сеткой. Используемый принтер имел длину 152 м, ширину – 10 м, и высоту 6 м.

Специалисты сходятся во мнении, что подобная технология найдёт спрос для постройки мало-бюджетных домов, прежде всего, для семей с невысоким уровнем дохода. Скорость современного строительного принтера составляет от семи до десяти кв. метров в минуту, а в Китае уже сейчас есть принтеры, способные за минуту напечатать более 50 м2. Себестоимость такого дома с дверями, окнами, кровлей, коммуникациями, с внешней и внутренней отделкой – порядка 8-10 000 $. Аналогичное строение из кирпича обойдется как минимум в два раза дороже. Продажная цена напечатанного дома с полной отделкой составит где-то: 16-25 тыс. долларов или 1 650 000-2 000 000 рублей.

Конечно, индустрия строительства домов с применением 3д-печати находится на начальном этапе своего развития, и оборудование производят немногие компании. Дешевле всего купить принтер производства Китая. Компания BetAbram собирается выпустить линейку из трёх принтеров для печати домов без опалубки: 4х3м, 12х6 м, 16х9 м (стоимость принтера-16x9 составит-44 000$). Изделия российской компании ЗАО «Спецавиа», которая находится в Ярославле, стоят дороже.

В сотрудники "НИИЖБ" не рассматривают строительства домов из фибробетона без стальной арматуры. Ими ещё не выработаны строительные нормы и правила под новые технологии.

Компанией "apis-cor" , при возведении стен сооружений по 3D-технологии, использует арматуру из стекловолокна, отрезки которой укладываются поперечно между последовательными слоями. Полное армирование с заливкой бетоном выполняется только в первом поясе возводимого здания (несущий армированный пояс). Стенки этого пояса выполняют роль несъёмной опалубки, которые удерживаются шпильками пропущенными через пластиковые трубки.

Возведённый принтером армопояс заливается бетоном, время затвердивания которого составляет несколько суток. На поверхность армопояса наносится слой гидроизоляционного битумного полотна и уже на него начинает класть свои последующие ряды 3D-принтер. Конструкция несущих стен отличается от армированного пояса. Здесь между двумя стенками принтер печатает волнистую перемычку и рабочие подкладывают между слоями отрезки стекло-арматуры.

Даже если 3D-печать станет значительно дешевле традиционных методов строительства коробок, то у меня есть скрытые сомнения в том, что в наших российских условиях всё будет также гладко как это демонстрируют фирмы производители в павильонных условиях или в случае отдельных строений на ими же выбранном участке. По этой технологии без всяких проблем могут быть произведены лишь элементы декора или объекты вспомогательного назначения.

Основу данной технологии составляет особый материал - быстро схватывающийся реакционно-порошковый бетон. Важная черта реакционно - порошкового бетона является отсутствие крупного заполнителя без потери эксплуатационных параметров. Здесь могут использоваться дешевые виды бетонов, такие как мелкозернистые и песчаный бетон модифицированный добавками (гиперпластификаторы, ускорители твердения, фибра). Для армирования существует два пути решения: введение в состав бетона стекловолокна или прокладка арматурных сеток между слоями наносимой бетонной смеси. Поскольку материал, используемый в данной технологии строительства, должен обладать быстрым набором прочности, чтобы каждые уложенные слои могли нести нагрузку от последующих, то есть предложения использовать в этой технологии активизированный бетон. Наиболее эффективным способом активации заполнителей за счёт увеличения поверхностной энергии является механохимическая обработка материала, достигаемая дроблением, измельчением и поверхностным истиранием твёрдофазных компонентов бетона.

Строительство с применением 3D-принтера предусматривает привлечение рабочих на видах работ:

1. выравнивание участка;

2. земляные работы для устройства ленточного фундамента;

3. заливка фундамента бетоном;

4. монтаж рельсового пути по двум сторонам будущего здания, для перемещения 3D-принтера (Contour Crafting);

5. когда здание возведено до уровня оконных проёмов, необходимо установить перемычки, а затем, когда «печать» первого этажа завершена, положить перекрытия;

6. работа печатной установки завершается после возведения каркаса здания. Кровельные и отделочные работы, а также установка окон и дверей выполняются рабочими.

Конструкции стен, производимых 3D-принтером (метод экструдирования или аддитивная технология), могут иметь различные формы (с чётко предустановленными геометрическими допусками), что пожалуй, является единственным оригинальным качеством данной технологии. Сначала принтер печатает на заданный уровень внутренний, наружный и средний слои стены, а затем скрепляет их зигзагообразным профилем «в форме рёбер жёсткости. В результате, полая стена обладает хорошей теплоизоляционной способностью, лёгкостью, а также, в пустотах стены можно прокладывать коммуникации и вентиляционные каналы.

Пока, к недостаткам 3D-печати домов можно отнести невозможность возведение зданий высотой более двух этажей и неустойчивость компьютерных технологий к физическим разрушающим факторам. Наверное, к дальнейшей отработке данной технологии в строительстве зданий, учёных подстёгивает возможность в короткие сроки возводить дома в зонах стихийных бедствий или иных катастроф, а также, в случае освоения Луны и Марса, поскольку эта технология позволит строить дома в условиях, непригодных для работы человека (низкие температуры, отсутствие кислорода и прочее).

К преимуществам 3D принтера в строительстве можно отнести скорость возведения коробки в идеальных условиях (постройка здания с площадью 240 квадратных метров будет печататься всего за 20 часов). По расчётам некоторых учёных, при использовании этой технологии, прочность стены повышается в 3,5 раза (прочность возведенной с помощью 3D принтера примерно 700 килограмм на 1 квадратный сантиметр, когда средняя прочность обычной стены составляет 200 килограмм на 1 квадратный сантиметр). Также они отмечают снижение расхода материалов (построенная данным способом стена полая, что существенно уменьшает расход необходимых материалов, она намного легче и обладает хороший теплоизоляцией). К тому же, по опыту китайских строителей стала очевидной возможность использовать в данной технологии вторсырьё (применение измельчённых строительных отходов, перемешанных с цементом).