московский инженер разработал 3D-принтер для печати купольных зданий
Новости
Подпишитесь на автора
Подписаться
Не хочу
20
Инженер Алексей Останин, автор проекта Printed Dome, собирает средства на доработку и запуск серийного производства строительных 3D-принтеров собственной конструкции.
Как поясняет Алексей, цель проекта — создать простой в работе и обслуживании строительный 3D-принтер, позволяющий быстро, недорого и качественно строить дома. Подобные системы позволяют печатать несъемную бетонную опалубку. За счет высокой степени автоматизации и геометрической свободы снижаются затраты на рабочую силу и строительные материалы, а это дает снижение себестоимости готовых конструкций.
Окна, двери и технологические проемы под внутренние коммуникации формируются автоматически по управляющей программе. Внешние и внутренние слои опалубки формируются за один проход в горизонтальной плоскости, между ними укладываются поперечные и продольные арматурные связи.
Между слоями возможна укладка утеплителя прямо в процессе 3D-печати или после окончания работ.
Аддитивная система Алексея концептуально схожа с разработкой иркутской компании Apis Cor (на иллюстрации выше). В основе лежит поворотная телескопическая стрела с экструдером, наносящим строительные смеси. Такие системы обычно печатают вокруг себя, но будучи достаточно легкими и компактными легко транспортируются с места на место, что было продемонстрировано компанией Apis Cor в ходе строительства рекордного здания в Дубае.
Судя по всему, главное отличие двух систем заключается в позиционировании по вертикали: если в 3D-принтере от Apis Cor вся стрела поднимается слой за слоем, то здесь используется поворотно-подъемный механизм. Видимо, это и обуславливает выбор купольных конструкций, продемонстрированных на иллюстрациях и в видео. А может быть и наоборот: сама система может быть сконструирована конкретно под 3D-печать куполов, так как это достаточно интересное направление в плане снижения себестоимости, увеличения внутреннего объема при минимальном расходе материала и повышения энергоэффективности за счет относительно небольшой в сравнении с традиционными «коробочками» площади внешних поверхностей.
Есть и другие плюсы. Купола — это относительно легкие, свободнонесущие конструкции, так что можно несколько сэкономить на фундаменте. Такие здания демонстрируют высокую сейсмическую устойчивость и исключают обвал крыши под весом снега. В общем, это попытка приспособить проверенные веками иглу под более широкие края и современные технологии строительства. Главный недостаток таких строений, пожалуй, заключается в недостаточной эргономичности, ведь круглые стены плохо приспособлены под прямоугольные предметы — мебель, кухонное оборудование и тому подобное.
При поддержке спонсоров Алексей надеется запустить мелкосерийное производство строительных 3D-принтеров уже в следующем году. Принять участие в краудфандинговой кампании на площадке Boomstarter можно по этой ссылке.
А у вас есть интересные новости? Поделитесь с нами своими разработками, и мы расскажем о них всему миру! Ждем ваши идеи по адресу news@3Dtoday.
ru.
строительство
Алексей Останин
Printed Dome
Подпишитесь на автора
Подписаться
Не хочу
20
прошлое, настоящее и будущее — ШЭР
автор
Анастасия Галузина
У
Урбанистика
04 мая, 2023 г.
3D-печать впервые появилась в 80-х и по сей день применяется в новых областях. Мы живем в ту эпоху, когда технология строительной печати стремительно развивается.
Возвести устойчивые к метеоритам здания на Луне и Марсе? Да! Построить дом за 24 часа? Все это стало возможным.
Технология кажется очень перспективной, ведь она в первую очередь экологичная, а также может воплотить в жизнь любые дизайн-проекты. В статье мы рассмотрим не только достоинства 3D-печати в строительстве, но и ее недостатки.
Как работает технология?
Для 3D-строительства применяются огромные принтеры.
Для создания сооружений используют в основном бетон, а также материалы на основе серы, известняка, золы, крупнозернистого заполнителя, медного шлака и глины.
Принцип работы очень простой: 3D-принтеры выдавливают материал послойно, по заданной трехмерной компьютерной модели. После застывания раствора мы получаем полноценное сооружение, которое отличается своей высокой прочностью.
Технология строительной 3D-печати: родом из России
Первый в мире объект, напечатанный бетоном на строительной площадке в США, создал наш соотечественник Андрей Руденко, а Никита Чен-Юн-Тай – владелец иркутской компании Apis Cor, построил самое большое здание мира с помощью этой технологии.
Самое большое в мире здание, изготовленное при помощи 3D-принтера стоит в Дубае. Это двухэтажный офис для одного из госучреждений удалось напечатать за 21 день. Высота постройки достигает 9,5 метров, общая площадь – примерно 6400 квадратных метров.
В России лидер по производству строительных 3D-принтеров – компания «АМТ-Спецавиа» из Ярославля.
Компанией разработан S-500 – самый большой строительный принтер во всем мире. Именно эта компания первая в мире начала продавать по всему миру серийные строительные 3D-принтеры.
Первый в России и Европе дом, напечатанный полностью на 3D-принтере, появился в подмосковном Ступине в 2017 году. Проект был разработан российской компанией Apis Cor, на печать ушло всего 24 часа. Круглую форму выбрали не случайно – проектировщики хотели показать все возможности 3D-печати. После завершения печати дом стал выставочным объектом.
За последние годы Россия значительно продвинулась в технологии строительной 3D-печати. Недалеко от Ярославля, около поселка Туношна, уже началось строительство поселка из 12 домов с помощью 3D-принтера. Цена дома общей площадью 46 квадратных метров – всего ₽914 тысяч. Поселок возводит компания «АМТ».
Еще один уникальный проект: московская дизайн-студия Hassell Studio и благотворительная организация to.org построили павильон, напечатанный на 3D-принтере.
Для его создания использовали материалы из переработанного пластика, изготовленные студией Nagami. Всего создадут несколько таких павильонов для привлечения внимания общественности к проблеме загрязнения окружающей среды и вторичного использования отходов производства.
3D-печать – экологическое будущее строительства?
По данным отчета ResearchAndMarket, мировой рынок строительной 3D-печати в 2022 году оценивается в $354,3 млн, и, по прогнозам, достигнет $11068,1 млн к 2027 году, увеличившись на 99,04%.
За последние десятилетие эту технологию достаточно усовершенствовали и снизили ее стоимость, поэтому в будущем она может стать настоящим мейнстримом.
Строительная отрасль – лидер по выбросам CO2, а также по количеству мусора, который остается после каждой стройки. Строительная 3D-печать снижает объемы использованных материалов, и, как следствие, сокращает выбросы CO2 при их производстве. Стоит отметить, что 3D-принтер работает тихо, поэтому можно будет забыть о шумных стройках.
Сейчас компании также разрабатывают для печати экобетон с добавлением полимеров. При производстве экобетона выбросы CO2 снижаются от 30% до 100%. Уже разработали материал для 3D-печати из марсианской пыли, не меньше удивляет и материал для 3D-печати из соли.
Получается, что строительная печать – это абсолютно безотходное строительство, которое снижает потребление энергии, минимизирует ошибки в строительстве, а также сокращает расходы на материалы.
На первый взгляд у технологии нет недостатков, но на самом деле это это не так. Строить можно только в сухую погоду и при плюсовой температуре, поэтому принтеры в основном покупают южные регионы России. Не до конца отработана технология армирования деталей, изготовленных на 3D-принтере. Но главный недостаток – это ребристые стены, которые не всех покупателей устраивают. Полностью зашлифовать поверхность можно, но это потребует огромных трудозатрат. Стены лучше красить или просто обыгрывать как элемент дизайна.
На сегодняшний день технология не позволяет создать полноценный функциональный дом. Напечатать можно только каркас, стены или крышу, а окна и коммуникации нужно устанавливать отдельно. И печатаются в основном малоэтажные здания, можно только представить, насколько должен быть большим принтер для строительства многоэтажки.
Важно отметить и ограниченность использования материалов в таком строительстве. 3D-принтеры хоть и могут выполнить сложный футуристичный дизайн дома, но выбор материалов будет небольшой.
На данном этапе развития технологии также отсутствуют стандарты и контроль качества. И ясно, что пока они не появятся, технология не будет использоваться масштабно.
Как 3D-печать используют в мировом строительстве
Строительная 3D-печать используется масштабно в Китае и Японии. В Китае заказчик уже сам может выбрать конфигурацию комнат и распечатать свой дом.
Китайская компания Yingchuang New Materials первой стала строить здания с помощью трехмерных принтеров, использующих вторичные материалы.
Компания потратила ¥20 миллионов на разработку устройства, которое может печатать дома со скоростью 10 сооружений в сутки. В будущем разработчики планируют использовать технологию и для строительства многоэтажных зданий.
Офисное здание в Дубае в духе Захи Хадид. В общей сложности, для строительства потребовалось 17 дней и $140 тысяч. Проект обошелся на 50% дешевле, чем традиционное строительство аналогичного здания. Испытания на прочность стройматериалов проводились в Китае и Великобритании.
Строительная 3D-печать может быть использована не только для возведения домов. Например, американский концерн GE использует принтеры COBOD для строительства опор для ветряных генераторов в цеху. А в Шанхае возвели мост при помощи 3D-печати – выглядит необычно.
А этот дом в городе Масса Ломбарда недалеко от Болоньи в Италии напечатан из глины, воды и волокон рисовой шелухи. Куполообразный дом возвели всего за 200 часов.
Что дальше?
Следующий шаг – полное использование автоматизированных процессов.
Роботы смогут выполнить работу без участия человека, по заданной модели. Сами смогут проводить коммуникации, вставлять окна и лестницы, а также делать внутреннюю и внешнюю отделку.
Эта технология может решить много проблем. Например, она пригодится в странах, где высокая численность населения и критично не хватает жилья, а также в местах, где часто происходят стихийные бедствия. При строительстве можно использовать вторичные материалы: песок и сено, также применять минеральные добавки. Все это поможет снизить выбросы CO2 в атмосферу.
Для того, чтобы технология широко использовалась, нужно разработать нормативы проектирования домов для строительной 3D-печати. Российские принтеры востребованы за рубежом, но в России на данный момент нет специальных механизмов, которые смогут стимулировать развитие 3D-печати в стране. Для того, чтобы повсеместно начать использовать 3D-печать, потребуются большие инвестиции. Стоимость 3D-принтеров может достигать миллионов долларов, и пока не каждая строительная компания сможет такое себе позволить.
Total
Shares
ведущих строительных 3D-компаний мира (2023 г.) мировой жилищный кризис. Компании, занимающиеся строительной 3D-печатью по всему миру, в настоящее время приступают к новым и амбициозным проектам, чтобы продемонстрировать потенциал 3D-печати и позиционировать ее как решение будущего.
Традиционный процесс строительства сопряжен с такими трудностями, как логистика, доступность сырья, материалы, загрязняющие окружающую среду, высокая стоимость и длительное время выполнения заказов. Все эти проблемы привели к нехватке доступного жилья в городских районах. В настоящее время мир переживает кризис «доступного жилья».
Чтобы справиться с кризисом, все больше предприятий изучают технологию строительной 3D-печати в качестве потенциального решения. Мы видим, что некоторые из этих ведущих компаний по строительной 3D-печати по всему миру ведут мир к устойчивому будущему.
Те, кто не знаком с строительной 3D-печатью, могут ознакомиться с нашими вводными статьями о строительной 3D-печати процесса и строительной 3D-печати технологий 9 0010 .
Содержание
Ведущие строительные компании, занимающиеся 3D-печатью
1. Группа PERI
Основана в: 1969
Штаб-квартира: Германия 9 0010
Основатели: Артур Швёрер и Кристл Швёрер
О PERI Group
Вверху: PERI Group построила первый дом в Германии, а также самый большой многоквартирный дом в Европе, напечатанный на 3D-принтере. ведущие производители и поставщиков опалубки и систем лесов в мире из Германии. В 2018 году компания вышла на рынок 3D-печати в строительстве, купив строительный 3D-принтер COBOD BOD2. С тех пор группа PERI находится в авангарде технологий и расширила свое сотрудничество с COBOD, чтобы стать одной из ведущих строительных компаний в мире, занимающихся 3D-печатью.
Компания твердо поддержала технологию строительной 3D-печати и быстро стала одной из ведущих мировых компаний по строительной 3D-печати. Они считают, что строительная 3D-печать произведет революцию в строительной отрасли благодаря своей способности ускорить индустриализацию строительного процесса.
Желание коммерциализировать эту технологию связано с целью построить большее количество зданий за более короткий период времени с меньшими затратами.
Включая более интеллектуальные конструкции и оптимизируя использование материалов, строительная 3D-печать также может проложить путь к более устойчивой застроенной среде.
Известный проект PERI s
Первый в Германии дом, напечатанный на 3D-принтере: Группа компаний PERI сыграла важную роль в строительстве первого в Германии дома, напечатанного на 3D-принтере, который также стал крупнейшим многоквартирным домом в Европе, напечатанным на 3D-принтере.
Жилой дом в США: PERI Group недавно объявила о партнерстве с Habitat for Humanity для строительства своего первого жилого дома в Соединенных Штатах в июне 2021 года. Проект был расположен в Темпе, штат Аризона, и он успешно прошел все процедуры утверждения регулирующими органами.
2. WASP
Год основания: 2012
Штаб-квартира: Италия
Основатели: Франческа Моретти, Массимо Моретти, N icola Schiavarelli
О WASP
Вверху: 3D-печать TECLA Eco-house/Источник изображения : ОСА
WASP , или World’s Advanced Saving Project, — это компания, которая разрабатывает и продает 3D-принтеры итальянского производства.
Это одна из ведущих мировых компаний, занимающихся 3D-печатью бетона. Компания была основана на всеобъемлющей теме, объединяющей дом, искусство и культуру, энергетику, цифровое производство, здоровье и продукты питания, которые она представляет в своих конкретных проектах с использованием 3D-принтеров.
Целью WASP является строительство домов с нулевой милей, которые представляют собой устойчивые дома из местных материалов с использованием портативных машин, потребляющих мало энергии. В результате подчеркивается возможность использования возобновляемых источников энергии, таких как солнце, ветер и вода.
Особый подход WASP находит свое отражение в их столь же отличительных проектах.
Известный проект WASP
TECLA: TECLA — это экологически устойчивый проект 3D-печатной среды обитания, название которого происходит от слов «технология» и «глина». Он был построен из натуральных материалов, полученных из местной почвы, является углеродно-нейтральным и адаптируется к любому климату или контексту.
В проекте одновременно использовались несколько 3D-принтеров Crane WASP.
Скульптурные стены в Дубае: WASP 3D-печатные скульптурные стены для флагманского магазина в Дубае. Стена была разработана с параметрическими формами. Его использовали для создания декораций и сценографий, поскольку он позволяет создавать уникальные декоративные формы.
3. APIS Cor
Год основания: 2014
Штаб-квартира: США
Основатели: Никита Ченюнтай
Об APIS Cor
Вверху: 3D-печатный дом Apis Cor в России/Источник изображения : Апис Кор
Apis Cor разрабатывает строительные решения для 3D-печати, которые позволяют построить целый дом в любом месте в течение 24 часов. Их цель — полностью автоматизировать процесс 3D-печати, чтобы их машины могли печатать здания на Земле и за ее пределами.
Решение для строительной 3D-печати Apis Cor включает в себя мобильный 3D-принтер, который можно настроить за 30 минут, и «мобильный автоматизированный блок смешивания и подачи».
Принтер имеет общую площадь 132 м² и использует смешанный бетон для послойного возведения стен. Его система стабилизации позволяет устанавливать его практически на любую поверхность с перепадом высот менее 10 см.
Известный проект APIS Cor s
3D-печатный дом за 24 часа: Apis Cor попала в заголовки газет, когда построила полномасштабный 3D-печатный дом за 24 часа. Этот подвиг был совершен в России в 2017 году. Чтобы адаптироваться к суровым погодным условиям, Apis Cor использовала «сухой изоляционный материал с одной стороны дома и полиуретановый наполнитель с другой».
Муниципалитет Дубая: Apis Cor в муниципалитете Дубая на сегодняшний день является рекордсменом по величине здания, напечатанного на 3D-принтере, занимая 9-е место..5 метров в высоту и площадью 640 квадратных метров. Компания установила этот рекорд, напечатав на 3D-принтере конструкции стен двухэтажного административного здания муниципалитета Дубая.
4. XtreeE
Год основания: 2015
Штаб-квартира: Франция
Основатели: Филипп Морель ( XtreeE Initiator), Жан-Даниэль КУН, Ален Гильен и Ромен Дюбале (операционные основатели)
О XtreeE
Вверху: XReef 3D, напечатанный XtreeE и установленный в Средиземном море, Франция/Изображение предоставлено XtreeE/Renaud Dupuy de la Grandrive
Французский стартап XtreeE был основан в 2015 году и предлагает две услуги: 1. сотрудничество с клиентами для проектирования и строительства проектов и 2. аренда их строительных систем 3D-печати.
Благодаря этой уникальной бизнес-модели они сотрудничали с различными партнерами, чтобы создать мощную глобальную сеть принтеров для своих глобальных производственных подразделений. Их цель — расширить эту сеть, чтобы к 2025 году включить в нее более 50 конкретных 3D-принтеров. Платформа знакомит потенциальных клиентов с большим сообществом инженеров, дизайнеров, архитекторов и технологиями печати XtreeE.
Известный проект XtreeE s
Бетонные 3D-печатные стены для павильона в Дубае: Готовые бетонные 3D-печатные стены для павильона в Дубае. Павильон площадью 100 квадратных метров был распечатан по частям и собран на месте.
Олимпийские игры 2024: XtreeE построит 40-метровый пешеходный мост в Обервилье, Франция, с настилом, полностью изготовленным из конструкционного бетона, напечатанного на 3D-принтере. Это связано с предстоящими Олимпийскими играми во Франции в 2024 году.
5. ICON
Год основания: 2018
Штаб-квартира: США
Основатели: Джейсон Баллард, Алекс Ле Ру и Эван Лумис
Об ICON
Вверху: ICON, напечатанный на 3D-принтере в военной форме казармы в учебном центре Camp Swift/Источник изображения: ICON
ICON — техасский разработчик передовых строительных технологий, использующих робототехнику для 3D-печати, программное обеспечение и передовые материалы для развития человечества.
Они решают три основные проблемы в строительной отрасли: доступность, устойчивость и доступность.
ICON была первой американской компанией, получившей разрешение на строительство 3D-печатного дома в Остине, штат Техас. Полагаясь на успех своих первоначальных нескольких проектов и доказав свою концепцию, компания привлекла сотни миллионов долларов инвестиционного финансирования для разработки своей технологии строительной 3D-печати.
Строительный 3D-принтер Vulcan от ICON специально разработан для более быстрого и доступного производства устойчивых одноэтажных зданий с большей свободой проектирования. Его печатная мощность составляет около 2000 квадратных футов. Он имеет регулируемую ширину (для размещения плит разных размеров) и перевозится в специальном прицепе без необходимости сборки.
Вся конструкция работает на платформе ICON, которая включает в себя роботизированный принтер с планшетным управлением, интегрированную систему доставки материалов и революционный материал на основе цемента для строительства домов.
Известный проект ICON s
Казармы Кэмп-Свифт: Военное министерство Техаса в сотрудничестве с ICON разработало и напечатало на 3D-принтере инновационные, энергоэффективные тренировочные казармы в учебном центре Кэмп-Свифт в Бастропе, штат Техас. 3800 кв. футов. Здание, крупнейшее сооружение, напечатанное на 3D-принтере в Северной Америке, предназначено для размещения до 72 солдат или летчиков на их основном объекте, пока они тренируются для миссий в Техасе или за границей.
The Chicon House: Chicon House был первым разрешенным 3D-печатным домом в Соединенных Штатах. Это дом площадью 350 квадратных футов, который был напечатан примерно за 47 часов в течение нескольких дней с использованием принтера Vulcan первого поколения. В доме две спальни, одна ванная комната и кухня, окруженная большой крытой верандой.
Заключение
Компании, занимающиеся 3D-печатью бетоном, быстро растут по всему миру, и в этом секторе наблюдается всплеск новых стартапов.
Вы можете узнать, как они развивались строительство технологий 3D-печати , устойчивых материалов и завершили несколько проектов.
В Индии также наблюдается бум числа строительных компаний, занимающихся 3D-печатью , и вся экосистема в настоящее время развивается благодаря стартапам, разрабатывающим 3D-принтеры и предлагающим услуги, компаниям-производителям материалов, таким как Sika и другим, предлагающим качественные материалы, и устаревшим строительным компаниям. например, Larsen & Toubro и Godrej сотрудничают и инвестируют в технологии. Индия — это рынок, на который стоит обратить внимание.
О журнале Manufactur3D: Manufactur3D — это онлайн-журнал о 3D-печати. который публикует последние новости о 3D-печати, идеи и анализ со всего мира. Посетите нашу страницу 3D Printing Education , чтобы прочитать больше таких информативных статей. Чтобы быть в курсе последних событий в мире 3D-печати, отметьте нас на Facebook или следите за нами на LinkedIn и Twitter .
Является ли 3D-печать будущим строительства?
Последнее десятилетие было периодом стремительного развития строительства. Такие инновации, как информационное моделирование зданий (BIM), облачное программное обеспечение для строительства и строительство за пределами площадки, подготовили почву для совершенно новой эры в отрасли. Эти инновации не только делают процесс строительства более эффективным и совместным, но и способствуют появлению новых инструментов и технологий.
Показательный пример: 3D-печать.
3D-печать, также известная как аддитивное производство (аддитивное производство), имеет множество применений, в первую очередь в аэрокосмической, автомобильной и медицинской промышленности, где она используется для:
- Производство деталей сложной геометрической формы
- Создание прототипов
- Изготовление имплантатов и устройств по индивидуальному заказу
Несмотря на то, что 3D-печать все еще находится на ранней стадии, она показала большие перспективы в строительной отрасли, и уже строятся целые конструкции Подробнее устойчиво, с меньшими трудозатратами и за короткое время.
На самом деле, согласно исследованию SmarTech, ожидается, что к 2027 году отрасль принесет колоссальные 40 миллиардов долларов дохода.0003
Давайте подробнее рассмотрим эту технологию, принцип ее работы, ее историю и потенциал, который может изменить отрасль архитектуры, проектирования и строительства (AEC).
Строительные 3D-принтеры работают очень похоже на то, как работает ваш офисный принтер, во главе с программой, которая «сообщает» принтеру, какими должны быть характеристики конечного продукта. В случае 3D-печати строительных конструкций вы можете использовать в этом качестве программы автоматизированного проектирования (CAD) или программы BIM — с машинами, которые затем строят конструкцию по одному слою за раз.
Сам процесс строительства может происходить одним из двух способов:
На месте
С помощью 3D-принтера, прикрепленного к роботизированной руке, вы можете строить целые конструкции на месте. Во многих случаях используется комбинация ручных и автоматизированных процессов, при этом 3D-печать бетона покрывает большую часть конструкции.
За пределами площадки
Этот метод включает печать различных компонентов конструкции за пределами площадки (например, в заводских условиях) и их транспортировку на место для последующей сборки.
В сфере 3D-печати некоторые сегменты растут быстрее, чем другие. Вот лишь несколько примеров:
Методы быстрорастущей 3D-печати строительных конструкций
Экструзионная 3D-печать
Экструзионная 3D-печать, также известная как моделирование плавленым осаждением (FDM), «выдавливает» материал через сопло и наслаивает его для создания 3D-структуры . Этот метод, обычно используемый в строительстве на месте, работает с такими материалами, как геополимер, бетон, цемент, глина и гипс.
Порошковая 3D-печать
Этот метод использует порошок для создания каждого слоя конструкции с жидкостью в качестве связующего вещества. Он особенно полезен для возведения прочных, легких и жаростойких конструкций, что, несомненно, способствует его высокому спросу.
Быстрорастущие строительные материалы для 3D-печати
3D-печать бетона
Благодаря таким преимуществам, как снижение затрат, сокращение рабочей силы, более высокая скорость и повышенная производительность, легко понять, почему 3D-печать бетона является привлекательной альтернативой традиционным методам. Кроме того, дешевле создавать поверхности с двойной кривизной и органическую геометрию. Ожидается, что стоимость одного только этого сегмента к 2027 г. превысит 40 млн долл. США9.0003
3D-печать металлом
Использование металла для 3D-печати конструкций позволяет создавать более сложные формы и функционально дифференцированные элементы за счет контролируемого нагрева и охлаждения. В большинстве случаев используется для оформления фасадных узлов и других соединений.
Начнем с самого начала; прежде чем мы даже мечтали о 3D-печати, которую можно использовать в строительстве.
3D-печать началась еще в 1980-х годах с изобретением первой аддитивной технологии: стереолитографии, сокращенно SLA.
SLA создает изделия слой за слоем, используя мощный лазер для превращения жидкой смолы в твердый материал. Его первым практическим применением было создание быстрых и точных деталей, используемых в прототипах. В последующие годы к ним добавилось несколько новых методов, в том числе:
Селективное лазерное спекание (SLS)
Промышленный процесс 3D-печати, при котором создаются структуры с использованием мощного лазера для сплавления мелких частиц полимерного порошка в твердую структуру. Он работает, отслеживая цифровые модели CAD слой за слоем и создавая их с нуля.
Моделирование методом наплавления (FDM)
Это метод экструзии, о котором мы упоминали ранее. Эти принтеры обычно создают 3D-объекты, нагревая материал (например, термопластическую нить), плавя его, а затем выдавливая слой за слоем, чтобы сформировать желаемую форму.
Прямое осаждение металла (DMD)
В этом процессе используется лазер для преобразования порошкового металла в твердый металлический объект слой за слоем.
По мере развития технологии 3D-печати развивались и ее приложения. Одним из первых его применений в архитектуре, проектировании и строительстве (AEC) было использование в качестве инструмента для создания масштабных моделей зданий и других сооружений. Позже, по мере того, как BIM привлекал все большее внимание и популярность в отрасли, 3D-печать также росла в строительстве.
К 90-м годам несколько организаций уже экспериментировали с 3D-печатью для создания модульных компонентов и даже полномасштабных проектов. Тем не менее, только в 2000-х годах дела в области 3D-печати строительных конструкций начали двигаться вперед. Вот краткая хронология, показывающая некоторые из самых важных вех:
2004 г. — первая стена, напечатанная на 3D-принтере
Профессор Бехрох Хошневис из Университета Южной Каролины напечатал целую стену. Его большая цель? Напечатать целый дом! Его усилия принесли ему главный приз в размере 20 000 долларов США в конкурсе журнала NASA Tech Briefs «Создай будущее».
Его работа была метко названа «Роботизированное строительство зданий от Contour Crafting».
2014 — 3D-печатный дом у канала
Это было началом проекта «Исследования и проектирование в процессе работы», в рамках которого международная команда партнеров собралась вместе для работы над амбициозным проектом по печати полноразмерного дома у канала в Амстердам. Цель? Чтобы продемонстрировать потенциал 3D-печатной архитектуры.
2016 — Особняк, напечатанный на 3D-принтере
Построенный китайской компанией HuaShang Tenda, этот двухэтажный особняк площадью 4305 квадратных футов был построен всего за 45 дней. После того, как каркас, сантехника и проводка были размещены, они напечатали остальное, используя бетон и принтер с компьютерным управлением. Сообщается, что особняк сейсмостойкий и экологически чистый, что еще раз демонстрирует потенциал строительной 3D-печати.
2016 – «Офис будущего», напечатанный на 3D-принтере
Здание площадью 2,691 кв.
фута, в котором разместился Фонд будущего Дубая, было построено за 17 дней с использованием крупномасштабного 3D-принтера размером 120 x 40 x 20 футов. Настоящая веха в истории строительной 3D-печати.
В последующие годы не наблюдалось признаков замедления темпов 3D-печати строительных конструкций: конструкции становились больше, многочисленнее и сложнее. Ранее в этом году город Неймеген представил то, что он называет самым длинным мостом в мире, напечатанным на 3D-принтере — бетонную конструкцию, которая охватывает впечатляющие 29 метров.метров.
В 2021 году также были завершены такие захватывающие проекты, как:
- Дом Tecla — первый дом, полностью напечатанный на 3D-принтере из местной глины.
- Первые дома, напечатанные на 3D-принтере, выставленные на продажу в США: жилые дома на 17-й Ист-Стрит в Техасе.
- Habitat for Humanity — первый «доступный» напечатанный на 3D-принтере дом.
Промышленный спрос на строительную 3D-печать будет продолжать расти, чему способствует растущий спрос на рентабельность, точность, воспроизводимость, сокращение отходов и экологичность.
Вот лишь некоторые из преимуществ строительной 3D-печати:
Сокращение отходов и экономическая эффективность
В то время как традиционные методы строительства обычно требуют больше материалов, чем необходимо, 3D-печать строительных конструкций использует именно те материалы, которые необходимы для завершения конструкции . Это упрощает планирование процесса строительства и делает его менее расточительным.
Автоматизация части процесса также позволяет сэкономить часть трудозатрат.
Скорость
Строительные 3D-принтеры могут работать 24 часа в сутки, 7 дней в неделю, что позволяет возводить сооружения по всему миру за считанные дни. Это значительно быстрее, чем обычные методы, которые могут занять месяцы или даже годы в зависимости от размера здания.
Экологичность
3D-печатные конструкции могут быть изготовлены из полностью органических и экологически чистых материалов. Сюда входят бамбук, глина и даже переработанные материалы, которые обычно выбрасываются.
Многие 3D-принтеры также работают на солнечной энергии, что снижает выбросы углекислого газа.
Гибкость
3D-печать конструкций дает архитекторам свободу и гибкость для создания сложных конструкций, которые были бы слишком сложными, слишком дорогими или слишком трудоемкими для выполнения традиционными методами (например, изогнутые стены и уникальные фасады).
Сокращение человеческих ошибок
Повышение автоматизации процесса строительства с помощью 3D-печати сократит количество несчастных случаев и смертельных случаев, которые происходят при использовании традиционных методов. Это также снижает количество дорогостоящих ошибок, возникающих из-за человеческого фактора.
Как и большинство технологий на ранней стадии, 3D-печать строительных конструкций все еще нуждается в совершенствовании. Вот лишь некоторые из его ограничений:
- Это может быть дорогостоящим первоначальным вложением.
- Для этого требуется определенный набор навыков, а люди с нужными знаниями пользуются большим спросом.
- 3D-печатные конструкции по-прежнему требуют ручного труда для прокладки водопровода, каркаса и электропроводки.
Кроме того, в области 3D-печати строительных конструкций по-прежнему отсутствует регулирование, в результате чего в некоторых областях строительство застряло по-старому.
Хотя 3D-печать строительных конструкций все еще находится в зачаточном состоянии, это лишь вопрос времени, когда вступят в силу правильные достижения и правила, которые сделают возможным настоящий взлет технологии. При использовании в сочетании с BIM его потенциал в строительной отрасли кажется безграничным.
Интерес, спрос и осведомленность, несомненно, будут по-прежнему подпитываться способностью 3D-печати строить проекты с повышенной скоростью, устойчивостью и меньшим количеством отходов. Компании уже начали экспериментировать с 3D-печатными структурами, изготовленными из таких материалов, как глина, переработанный пластик и бамбук.
Экономическая эффективность также является фактором интереса, поскольку многие надеются, что доступные дома, напечатанные на 3D-принтере, помогут решить проблему нехватки жилья.