Ваш регион: Санкт-Петербург 23:28 Мск 27.03.2017
Информационно-аналитический сервис
строительного сообщества
Публикации
03.05.2014

Как распечатать дом: история внедрения 3D-печати в строительство

"Новая технология 3D-печати в скором времени позволит возводить настоящие многоэтажные дома за один день", - говорил в 2011 году профессор Бехрох Хошневис из университета Южной Калифорнии. Вряд ли он предполагал тогда, насколько быстро воплотятся в жизнь его смелые прогнозы. 

Внедрение 3D-принтеров в строительную сферу произошло с невероятной скоростью. С момента появления идеи использования 3D-печати в строительстве зданий до воплощения крупных проектов прошло всего три года. Исследователи, изобретатели и архитекторы всего мира с неподражаемым энтузиазмом развивают это направление, считая, что за парадоксальным словосочетанием "распечатать дом" стоит будущее строительства. 

От пластика к песку

Совсем недавно, еще в 2012-ом, область применения 3D-принтеров ограничивалась промышленным дизайном: подобная печать использовалась в основном для создания небольших пластиковых объектов. Важный рывок в процессе внедрения 3D-печати в строительство подготовили архитекторы Петр Новиков, Индер Шерджилл и Анна Кулик. В рамках исследования по изучению возможности применения концепции цифрового производства в строительных работах они представили машину под названием "Stone Spray". Новаторство механизма заключалось в двух вещах: во-первых, он начал использовать естественный грунт или песок, смешанный с укрепляющим агентом вместо привычного пластика; во-вторых, "Stone Spray" первым смог создавать структуры, наслаивая материал практически в любом направлении, в отличие от традиционных 3D-принтеров, которые могли строить только вверх. Сооружения, построенные с помощью "Stone Spray", не были достаточно прочными, чтобы стоять самостоятельно, их приходилось прикреплять к проволочному каркасу, но это был значительный рывок. На видео ниже можно посмотреть, как "Stone Spray" строил простую башню из песка на пляже:

  

3D-балки

В 2012 году от строительства песочных башен к идее распечатки балок 3D-моделирование продвинули Йонг Мао и его коллеги из университета Ноттингема. Они предложили новый метод изготовления строительных балок - с помощью так называемых фрактальных структур, построенных по технологии 3D-печати. Ученые в своем проекте смогли доказать, что такие балки окажутся легче и в 10 000 раз прочнее, чем обычные стальные балки. Главное их преимущество - возможность "настраивать" жесткость балки для каждой конкретной конструкции, что позволит сократить отходы и производственные затраты. Ученые построили на 3D-принтере с помощью "техники быстрого макетирования" фрактальную структуру, которая представляет собой простую полую раму из полимерной смолы. И хотя на тот момент возможность структурных дефектов в материале и сложность производства подобных балок заставили научное сообщество усомниться в проекте, идеи ученых пригодились в недалеком будущем, когда новые технологии и совершенствование 3D печати позволили повысить устойчивость фрактальных моделей к различным дефектам.

Распечатка первой стены

В 2013-ом эстафету строительной 3D-печати перехватили практики - архитекторы из архитектурно-строительной студии "Emerging Objects" из Окленда. Калифорнийцы решили использовать вместо пластика не песок, а порошкообразный материал и начали печатать строительные плитки на 3D-принтере компании Z-Corporation, который работает на основе технологии струйной 3D-печати. Для скрепления слоев из порошка добавлялся жидкий связующий раствор. Новая техника "Emerging Objects" позволяла теперь использовать практически любые материалы, чтобы обеспечить объект достаточной прочностью, способным выдержать вес человека. Архитекторы построили стену высотой 90 сантиметров из 3D-напечатанных тонких соляных плиток сантиметровой толщины, которые имели высокую прочность за счет формы структуры - в виде многоугольника:

4ce550ddf58f71cf7f9f919433f3c404.jpg   

Первый распечатанный дом

Развитие технологий и идей 3D-печати позволило компаниям начать гонку за "первый распечатанный дом". В феврале 2013-го Амстердамская архитектурная фирма "Universe Architecture" объявила о начале строительства первого в мире 3D-печатного дома. С помощью 3D-принтера D-Shape планировалось сформировать конструкцию дома, по форме похожей на знаменитый "бесконечный лист" Мебиуса. Отдельные элементы конструкции размерами 6 на 9 метров изготавливались на 3D-принтере D-Shape и затем соединялись между собой в одну длинную непрерывную полосу. Сырьем для печати элементов стали обычный песок и неорганические связующие. После завершения печати каждый элемент заполнялся стекловолокном и бетоном для обеспечения высокой жесткости и прочности. Сегодня проект почти закончен. В видео архитекторы из Universe Architecture поясняют суть конструкции здания Landscape House.

Доступное "распечатанное" жилье   

И вот в апреле 2014-го из Китая мы получили первое сообщение о том, что технология 3D-печати использована для строительства типовых зданий, а не только для уникальных архитектурных проектов. компания "Shanghai WinSun Decoration Design Engineering Co" менее чем за день построила в Шанхае десять 3D-печатных домов, каждый из которых имеет площадь 200 квадратных метров. Дома построены с использованием гигантского 3D-принтера, в качестве материалов он использует высококачественный цемент и стекловолокно и работает, как и традиционные 3D-принтеры, по принципу экструзии, выдавливая из сопла материалы, слой за слоем, последовательно возводя стены. Стоимость строительства каждого дома составила всего лишь 30 000 юаней (4800 долларов США): жилье рассчитано на бедных и малоимущих.   

3a668b9aa1775b01dc7857f33b7f6d37.jpg
0a025224013aa44a8b457ed9e2684ed7.jpg   

Новые принтеры и новые задачи

А в конце апреля архитектор Андрей Руденко представил новый 3D-принтер, основанный на проекте 3D-принтера RepRap с открытым исходным кодом, который пользуется большой популярностью среди любителей 3D-печати. Машина оснащена микроконтроллером Arduino Mega 2560, более мощными электродвигателями и стандартным программным обеспечением. Она способна печатать стены 20 миллиметров шириной слоями в 5 миллиметров в высоту. Материалом изготовления служит смесь из цемента и песка, разбавленная водой.

В отличие от китайских 3D-печатных домов, которые представляют собой только пустые "коробки", дом, возведенный с помощью нового принтера, будет оснащен изоляцией, сантехникой и другими необходимыми инженерными коммуникациями. На видео можно помотреть, как эта инновация работает:



По мнению Руденко, 3D-печатные дома однажды станут нормой для жилищного строительства, а также позволят значительно сократить трудовые ресурсы, временные и материальные затраты на стройплощадке. Единственной проблемой, по мнению архитектора, станет получение соответствующих лицензий, необходимых для строительства домов. 

По видимому, теперь задачей для специалистов, которые занимаются внедрением 3D-печати в строительство, становится не только развитие новых технологий и грамотное их применение, но и продвижение новых стандартов строительства, которые позволят застройщикам "распечатывать" дома в каждой стране на законных условиях.

  2
  2686
Темы
Актуально
Утепляем стены, или особенности теплой штукатурки
22.03 Утепляем стены, или особенности теплой штукатурки
Теплая штукатурка является смесью глины и цемента, с добавлением опилок и бумажной массы. Она не отнимает полезную площадь у помещений, но при этом отлично утепляет жилище.
 
  3057
Первая в мире система сертификации, которая заботится о человеке
22.03 Первая в мире система сертификации, которая заботится о человеке
Набирает популярность новый стандарт сертификации зданий WELL, ориентированный на здоровье и благосостояние людей, которые будут пребывать в этом здании.
 
  2767