Дома из мусора будут печатать на 3d принтере
Технологии 3D-печати развиваются чрезвычайно быстро и используются в самых разных сферах жизни человека.
В последнее время большое внимание уделяется печати зданий, и напечатанные дома все чаще появляются в последние годы в разных странах мира — в США, Саудовской Аравии, Мексике, Франции, России, ОАЭ и других. Я подготовил список существующих на 2020 год зданий, возведенных методом строительной 3D-печати.
Что собой представляет 3Д-принтер для строительства.
Существующие на сегодняшний день строительные 3D-принтеры, отличаются конструкциями и методами возведения стен. Наиболее часто встречаются принтеры портальной конструкции, двух- и четырех- опорной конструкции, на базе руки-манипулятора или циркульной конструкции. Оборудование позволяет создавать малые архитектурные формы и элементы сооружений для последующей их сборки на месте, либо позволяют печатать здание целиком на строительной площадке. Высота и размеры печатаемого здания зависят от технических характеристик используемого принтера.
Как происходит процесс печати.
Экструдер выдавливает быстротвердеющую бетонную смесь с различными добавками. Каждый последующий слой наносится поверх предыдущего, благодаря чему образуется вертикальная конструкция. Бетонные слои, находящиеся снизу, таким образом, уплотняются, тем самым растёт их способность выдерживать следующие слои, а значит, и весь вес конструкции. Для упрочнения конструкции производится ее армирование, которое может быть как вертикальным, так и горизонтальным. Укладка горизонтального армпояса производится между слоями, вертикальную арматуру устанавливают по окончании затвердевания состава, а затем заливают бетоном.
Преимущества 3D печати перед другими методами строительства.
Изготовление конструкций 3D-принтером открывает большие возможности для предприятий строительной и смежных отраслей. Практическое применение выявило следующие преимущества аддитивного производства:
- Снимает ограничения с фантазии дизайнеров и архитекторов, проектирующих здания, так как даёт возможности, не доступные при строительстве привычными нам методами.
- Высокая скорость возведения зданий и сооружений.
- Полная автоматизация процесса.
- Низкое энергопотребление оборудования.
- Значительная экономия в сравнении с классическими методами строительных работ за счёт снижения затрат на оплату труда персонала и энергоресурсы и ускорения сроков строительства.
- Полностью исключается образование отходов стройматериалов.
- Минимизация человеческого вмешательства в процесс строительства не только позволяет строить в недоступных для людей местах, но и на обычных территориях нивелирует человеческий фактор и уменьшает вероятность ошибки.
1. Июнь 2014. Китай. Китайская компания Shanghai WinSun Decoration Design Engineering Co представила дома, построенные с помощью техники 3D-печати в промышленном парке в китайской провинции Цзянсу. Всего было создано десять домов, каждый из которых стоил немногим больше трех тысяч фунтов стерлингов. За последовавшие десять месяцев технология была усовершенствована, и компания изготовила для выставки несколько разнотипных зданий, самое высокое из которых насчитывает пять этажей.
2. Август 2014. США. Компания Totalkustom Андрея Руденко отпечатала замок. Печать заняла в общей сложности 2 месяца.Скорость печати машины составляла 50 см за 8 часов. Основная часть замка размерами 3 м х 5 м и 3,5 м в высоту, была напечатана как единое целое, а башни затем были напечатаны отдельно.
3. Июль 2015. Китай. Китайская компания Zhuoda собрала двухэтажный дом в рекордно короткий срок. Модульный дом состоящий из шести модулей, созданных с помощью технологии 3D печати, были собран на месте менее чем за 3 часа. Конечно на самом деле около 90% работ были выполнены в цехах компании, а на участке они уже были только собраны в единое здание.
4. Сентябрь 2015. Филиппины. Компания Totalkustom Андрея Руденко построила апартаменты на территории гостиницы на Филиппинах, размерами 10,5 м х 12,5 м и высоту 3 метра. Здание было построено с применением местных материалов - песка и вулканического пепла.
5. Май 2016. ОАЭ. Китайская компания Shanghai WinSun Decoration Design Engineering Co отпечатала сборные конструкции для последующей сборки офисного здания в Дубае. Площадь одноэтажного здания составляет около 250 кв. м.
6. Март 2017. Россия. Компания Apis Cor представила первое полностью отпечатанное на строительной площадке здание площадью 37 кв. м.. Напечатанный дом имеет интересную форму, но как говорят сами участники: это лишь для того, чтобы показать гибкость технологии печати, форма построек может быть и привычной квадратной. В сравнении с другими строительными 3D-принтерами, этот принтер весьма компактный (4×1,6×1,5 м), весит 2 тоны, благодаря чему может спокойно транспортироваться на место строительства.
7. Октябрь 2017. Россия. В Ярославле компания Спецавиа представила первый в Европе и СНГ жилой дом, построенный с помощью технологии строительной 3D-печати. Строительство дома началось в 2015 году. Коробка здания была отпечатана портальным принтером по частям, а затем смонтирована на фундаменте за один месяц в декабре 2015 года. Летом 2017 завершено устройство крыши и проведен основной объем внутренних отделочных работ.
8. Март 2018. Франция. Компания Yhnova представила пятикомнатный одноэтажный дом с площадью 95 квадратных метров. Для его возведения инженеры использовали большой манипулятор, на конце которого закреплен экструдер для монтажной пены. Во время работы он наносил пену в соответствии с загруженной в него 3D-моделью здания. После нанесения пены строители периодически заливали возведенную часть бетоном, а также вставляли рамы дверей и окон.
9. Март 2018. США. Американская компания Icon возвела прототип дома в Техасе для подтверждения работоспособности своей технологии. Площадь здания составила 32 кв.м., печать выполнялась портальным типом 3D-принтера, передвигающегося по установленным на площадке рельсам.
10. Июль 2018. Испания. Компания Be More 3D отпечатала здание из бетона площадью 24 м2. Для постройки использовался двухопорный 3D-принтер , ширина которого составляет 7 метров, а высота 5 метров.
11. Сентябрь 2018. Дания. Компания 3D Printhuset отпечатала в Нордхавне офис площадью 50 квадратных метров. Используемый для печати 3D-принтер относится к типу «портальный» и имеет размер 8 x 8 x 6 метров. Скорость печати 2,5 метра / мин. Каждый слой 50-70 мм. Материал для печати - бетон, изготовленный в значительной степени из переработанных плиток и песка.
12. Октябрь 2018. Италия. Компания Crane Wasp используя трехопорный строительный 3D-принтер возвела здание за десять дней. В доме используется технология пассивного солнечного нагрева и естественная вентиляция.Состав для печати был создан на основе отходов от выращивания риса (он на 25% состоял из местной почвы (глина и песок), на 40%, из – из соломы, еще на 25% – из рисовой шелухи и на 10% – из гидравлической извести).
13. Ноябрь 2018. Италия. Компания Arup в коллаборации с архитектурным бюро CLS Architetti возвели здание за 1 неделю площадью 100 кв.м. Здание печаталось сегментами с последующей сборкой на строительной площадке.
14. Ноябрь 2018. Саудовская Аравия. Нидерландская компания CyBe Construction завершила строительство здания площадью 80 кв.м. На 3D-печать необходимых элементов ушло около недели, а на сборку чуть больше суток. Стены состоят из 27 напечатанных блоков, на изготовление парапетов понадобилась еще 21 блоков.
15. Август 2019. США. Компания S-Squared 3D Printers (SQ3D) показала прототип жилого дома, который можно от пола до крыши возвести всего за двенадцать часов. Дом имеет площадь 46 м2. В процессе печати использовался 3D-принтер двухопорной конструкции.
16. Октябрь 2019. ОАЭ. Компания Apis Cor объявила о завершении строительства крупнейшего в мире здания с помощью технологии 3D-печати. Расположенное в Дубае, здание площадью 650 кв. метров имеет высоту здания 9,5 метров и вошло в Книгу рекордов Гиннесса как самое большое здание, отпечатанное непосредственно на строительной площадке.
17. Декабрь 2019. Мексика. Американская компания Icon возвела два жилых здания по заказу некоммерческой организации New Story, в юго-восточной Мексике. Отпечатанные здания имеют плоскую крышу, изогнутые стены и площадь 46,5 квадратных метров
Как видно из внушительного перечня завершенных проектов, прогресс в сфере строительной 3D печати явно не стоит на месте, постоянно внедряются новые методики, создаются различные материалы, в том числе из переработанного сырья, разрабатывается высокотехнологичное оборудование. За короткий промежуток времени технология заинтересовала большое количество предприятий, которые занимаются разработкой оборудования, специальных строительных смесей, библиотек конструкционных решений для проектирования зданий под 3D-печать, а также подготовкой законодательно-нормативной и регуляторной базы.
Уверен, что в будущем весь процесс строительства сможет стать полностью автоматизированным, без вмешательства людей не только при печати фундамента и стен, но и при печати перекрытий и крыш, автоматически устанавливать инженерные коммуникации, двери и окна. Также, возможно, в будущем мы не будем ограничиваться печатью домов в 2-3 этажа, а сможем перейти к многоэтажному строительству. Все это уже не является чем-то невозможным и перестало звучат как фантастические мечты о высокотехнологическом будущем. Нужно лишь дать время для естественного хода эволюции технологии 3D строительства.
стали трендом 21 века. Эта технология, в которую еще совсем недавно не особо и верили, сейчас стремительно набирает обороты. Помимо простых изделий, сегодня уже научились печатать сложные устройства, автомобили, электронные элементы, и, даже, еду. И вот теперь объемная печать внедряется в сферу строительства жилья.
Полет фантазии людей не знает границ и размеров. В стремлении убыстрить и удешевить процесс возведения зданий, строители обратили свои взоры на . Ведь какая заманчивая возможность — взять, и просто напечатать здание. Ведущие страны мира устроили настоящее соревнование: в Голландии печатают дома из биопластика, США заявили о скорой возможности распечатке дома из бетона, вот и Поднебесная не остались в стороне.
Китайская архитектурная компания Winsun заявила о создании качественно нового , который сможет печатать дома из строительного мусора. На данный момент устройство активно тестируется, и, по словам разработчиков, уже совсем скоро сможет потенциально создавать по 5 зданий в день.
Такие планы внушают оптимизм и вдохновение, однако, не стоит забывать и о практических сложностях, ведь строительный — вещь не миниатюрная, а китайский аналог и вовсе имеет ширину в 150 м, что существенно затруднит его перемещение по стройплощадке.
Помимо рекордной скорости возведение зданий, китайские архитекторы поразили мир и оглашением себестоимости напечатанных домов. По их словам, готовая коробка дома будет стоить не более 5 тысяч долларов, что станет настоящим «взрывом» в строительном сегменте. Если этот проект докажет свою жизнеспособность и станет общедоступным, то проблема дороговизны жилья может быть решена навсегда, заверяют эксперты.
Отметим, что китайское творение на данном этапе сможет воссоздать только наружные стены дома, а крышу и внутренние перегородки будут формировать более привычным способом.
Специалисты Winsun убеждены, что из строительного мусора уже через несколько лет приобретет массовый характер и сможет решить проблему жилья в перенаселенном Китае, а после — и во всем мире.
В то же время профессор Берок Кошевис (Behrokh Khoshnevis) из университета Южной Калифорнии, так же занимающийся разработкой для зданий, заявил, что принтер Contour Crafting способен печатать дома за 20 часов. При этом в отличие от китайского аналога, в данном случае печатаются так же несущие стены, перегородки и крыша. Коробка печатается послойно, параллельно выполняется прокладка электролиний и водопроводных труб.
В итоге получается практически готовый дом, в котором остается установить только окна и двери. Принтер, по словам разработчиков, может использоваться для возведения жилья и для более комфортабельных коттеджей.
А вот в Испании в Институте перспективной архитектуры создали 3D-принтер , использующий в качестве исходного стройматериала обычный песок. Правда, дома он еще печатать не в состоянии. Но интересно представить, что сможет сделать такой принтер для печати зданий в будущем, если его оснастить солнечными батареями и оставить на несколько лет в пустыне Сахара.
Смотрите так же про строительство энергоэффективных домов и их преимущества.
В 2015 году нидерландское бюро Dus Architects построило крошечный дом площадью 8 кв. м. Он находится в промышленном районе Амстердама, и его может арендовать любой желающий. Несмотря на небольшую площадь, в убежище есть веранда и диван, который превращается в двуспальную кровать. Ванная, тоже созданная на 3D-принтере, вынесена на улицу. Убежище построили из биопластика на основе льняного масла. Чтобы сделать устойчивый дом без тяжелых каркасов, инженеры сконструировали стены в виде пчелиных сот.
«Городское убежище» — часть проекта по строительству временного функционального жилья. Власти Нидерландов надеются, что в будущем 3D-печать поможет обеспечить жильем жертв стихийных бедствий.
Дома из мусора и глины — 30 и 60 кв.м
Итальянская компания WASP напечатала крошечный дом площадью 30 кв. м, себестоимость которого составила всего около $1 000. Постройка получила символичное название Gaia — в честь Геи, древнегреческой богини Земли, поскольку при строительстве использовались только природные материалы.
Инженеры уверены, что экономичную технологию можно использовать для строительства временных убежищ для жертв природных катастроф или беженцев. Дом стал частью проекта «Деревня Шамбала» — первого в мире поселения, где все здания будут напечатанными.
Другой проект WASP — футуристичный дом Tecla, созданный в 2021 году вместе с бюро Mario Cucinella Architects. Жилое здание площадью 60 кв. м напечатали за 200 часов.
Принтер компании может использовать в качестве «чернил» как бетон, так и биоразлагаемую смесь из глины, соломы, рисовой шелухи и гидравлической извести. Строительство происходит в два этапа: сначала печатают бетонный каркас стены, а затем принтер заполняет ее внутренний слой глиной. Главное преимущество технологии, которую использует WASP — отсутствие строительного мусора.
Напечатанный дом в Подмосковье — 37 кв. м
Необычный дом в подмосковном Ступине — один из первых проектов Apis Cor, бостонского стартапа с российскими корнями. Строительство здания завершилось зимой 2017-го. Дом площадью 37 кв. м построили за 20 часов, а его себестоимость составила ₽590 тыс.
Для печати использовали специальную бетонную смесь — фибробетон. Материал схватывается только при температуре выше 5°С, поэтому место возведения накрывали шатром. При этом готовое здание выдерживает температуру до минус 35°C. Для строительства использовали промышленный принтер массой 2,5 т, который позволяет конструировать до 100 кв. м жилья в сутки.
В отличие от большинства конкурентов, Apis Cor печатает свои здания прямо на месте строительства, а не собирает их из заранее подготовленных блоков. Дом в Ступине стал рекламой технологий стартапа: основатель Apis Cor Никита Чен-юн-тай намеревался продавать принтеры, а не дома. Задумка российского стартапера была удачной — об инновационном доме в Подмосковье написали даже в Time.
Дома для бездомных — 38 и 45 кв. м
Icon — американский роботехнический стартап, который занимается 3D-печатью масштабных объектов. Например, вместе с NASA они сконструировали прототип ракетной посадочной площадки, а сейчас планируют проект напечатанной лунной космической станции «Олимпус». Но компания занимается и более приземленными постройками.
Вместе с дизайн-бюро Logan Architecture в 2020 году Icon напечатали шесть домов для бедных. Площадь каждого — 38 кв. м. Для строительства использовали 3D-принтер Vulcan II и специальный бетон. Во всех зданиях есть оборудованная кухня, гостиная, спальня и ванная комната. 3D-квартал возвели на территории уже существующего сообщества для бывших бездомных, где сейчас проживает более двухсот человек.
В Мексике Icon сотрудничает с New Story — фондом, который собирает пожертвования на строительство безопасного и дешевого жилья для бедного населения. В 2019-м организаторы проекта заявили, что планируют напечатать 50 домов, в каждом из которых будет по две спальни, ванная, кухня и гостиная. Площадь мексиканских домов — 45 кв. м.
Поскольку дома, которые печатают на 3D-принтерах, строятся в разы быстрее и дешевле обычных, они могут стать спасением для бездомных.
«Дом Лотоса» — 60 кв.м
В 2018 в Китае создали солнечный «Дом Лотоса» площадью 60 кв. м. Его спроектировали студенты Вашингтонского университета в рамках конкурса Solar Decathlon China 2018. Задачей участников было создать экологичное здание, которое будет работать от альтернативных источников энергии. Студенческая команда пошла дальше и решила, что даже сам процесс строительства должен быть безотходным и углеродно-нейтральным.
Само здание только частично создано с помощью 3D-принтера. На нем инженеры изготовили формы для отливки бетонных стен. Преимущество такого подхода в том, что напечатанные конструкции можно использовать не менее ста раз. При обычном строительстве используют деревянные формы, которые изнашиваются уже после двух отливок.
Само здание было выполнено в форме лотоса — проектировщики заявили, что в дизайне они хотели подчеркнуть красоту и деликатность китайской культуры.
Первый двухэтажный напечатанный дом в Германии — 80 кв. м
Двухэтажная вилла, которую напечатали в земле Северный Рейн-Вестфалия — пример использования 3D-печати в строительстве элитного жилья с нестандартным дизайном. Жилая площадь здания составила 80 кв. м. 3D-вилла — совместный проект бюро MENSE-KORTE ingenieure+architekten и застройщика PERI GmbH.
При возведении виллы использовали уникальный 3D-принтер BOD2, который умеет печатать трубы. Эта особенность «развязывает руки» дизайнерам: сложные инженерные решения на BOD2 можно выполнить быстрее и дешевле, чем при стандартном строительстве. ArchDaily пишет, что инновационный принтер, который использовали при строительстве немецкой виллы, может печатать 1 кв. м стены всего за пять минут.
Дом-экосистема Curve Appeal — 240 кв. м
Другой пример концептуальной 3D-печати — дом-экосистема Curve Appeal площадью 240 кв. м. Здание принадлежит бюро WATG Urban Architecture Studio. Печать здания завершилась в 2020 году.
Стройка продолжалась три года. Проект здания был создан еще в 2016, и тогда занял первое место на конкурсе The Freeform Home Design Challenge. От организаторов дизайнеры получили $8 тыс. на реализацию концепции.
Curve Appeal выполнено из 28 напечатанных панелей. Необычная конструкция поддерживает микроклимат дома: по словам дизайнеров, температура внутри здания не зависит от погоды снаружи.
Самое большое в мире напечатанное здание в Дубае — 641 кв. м
Крупнейшее в мире здание, напечатанное на 3D-принтере, находится в ОАЭ. Постройку площадью 641 кв. м для муниципалитета Дубая в 2019-м году возвел Apis Cor — тот самый стартап с российскими корнями, который напечатал дом в Подмосковье. По плану властей Дубая, к 2030 году 25% новых зданий будут построены с применением 3D-печати, поскольку технология позволяет снизить цену на строительство в шесть раз.
По структуре и внешнему виду здание похоже на обычное, из бетона и арматуры. На его печать ушло 500 часов, но подготовка к возведению заняла целых три года. Создатель Apis Cor, россиянин Никита Чен-юн-тай, рассказал, что этот проект принес ему $1 млн выручки и привлек новых заказчиков. Среди них — киностудия Orwo из Луизианы, для которой стартап будет печать декорации к фильмам.
Начал строиться первый поселок, состоящий из домов, напечатанных на 3D-принтере — в Ярославской области, и готовится печать первого двухэтажного дома — это уже в Башкортостане. Россия без особого шума становится пионером этого направления. Причем, впереди не строительные гиганты, а малый бизнес, но теперь решило не отстать и правительство, выпустив в июле Стратегию развития аддитивных технологий.
Строительная область давно требует модернизации. В последние годы активно развивается строительство с помощью 3D-принтера. Такая технология позволяет существенно сократить потребность в рабочей силе, ускорить производство и снизить расходы. Но о массовом переходе на аддитивное – то есть, предполагающее послойное наращивание и синтез объектов – возведение сооружений говорить пока рано.
Дом, который построил принтер
Первый поселок в России, состоящий из домов, напечатанных на 3D-принтере, появится в Ярославской области. В поселке площадью полтора гектара, возведением которого занимается резидент «Сколково», компания «АМТ», производящая и продающая строительные 3D-принтеры, будет 12 домов. Поселок возводят при помощи строительного принтера S-300 компании «АМТ-Спецавиа», сообщили на сайте «Сколково» 19 августа.
За инновационной стройкой можно наблюдать в Instagram компании, «АМТ», генеральный директор которой Александр Маслов не только показывает процесс строительства поселка, но и рассказывает о технических особенностях работы 3D-принтера. Судя по последним эпизодам этого увлекательного сериала, каркас первого дома уже практически готов, проложены коммуникации. Стоимость такого дома составит, по предварительным оценкам, около 20 тысяч рублей за кв. м – весь дом общей площадью 46 кв. м будет стоить без отделки около 914 тысяч рублей.
Второй дом, площадью 100 кв. м, планируют возвести за 30 часов, чтобы продемонстрировать скорость работы 3D-принтера. А третий призван показать, что принтер способен создавать сложные архитектурные формы. В комплексе получается достаточно интересный эксперимент, и, к тому же, полезный: дома в поселке будут служить гостиницей для слушателей центра «АМТ», изучающих строительство с помощью 3D-принтера. Следует отметить, что компания не строит дома на продажу, а занимается только оборудованием, причем, весьма успешно: «АМТ» продает принтеры в 15 странах, уточняет Маслов.
«Применение технологии аддитивного строительства перспективно, – говорит он. – Нет отходов, экономика в плюсе, точность, исключение человеческого фактора, высокая скорость. Строения монолитные, прочные, теплые. Нормативный срок эксплуатации таких домов — 100–170 лет».
Первый дом, напечатанный с помощью 3D-принтера, компания начала строить в 2015 году: каркас отпечатали и смонтировали за один месяц. Остальное время заняли строительство крыши и отделочные работы, продолжавшиеся до 2017 года, когда состоялась презентация и переезд в дом его создателя с семьей. Рядом с домом стоит лавочка — первый архитектурный объект, который был напечатан на строительном 3D-принтере в «АМТ».
Сейчас технология стала более совершенной: принтер работает прямо на строительной площадке, поэтому отдельно печатать детали, а потом монтировать их уже не требуется.
Все выше, и выше, и выше
Совсем скоро в России будет реализован еще один интересный проект из области аддитивного строительства: в столице Башкортостана Уфе с помощью 3D-принтера возведут первый двухэтажный дом, который будет оснащен всем необходимым для проживания.
В проекте участвуют ООО «Уфимская гипсовая компания» («УГК») совместно с национально-исследовательским институтом строительных материалов и технологий (НИИ СМиТ) НИУ МГСУ, а также Архитектурный строительный институт Уфимского государственного нефтяного технического университета (АСИ УГНТУ).
«Сейчас мы заканчиваем этап проектирования и расчетов, параллельно отрабатывая печать отдельных конструкций и узлов в производственных условиях и в условиях открытой площадки, — рассказывает кандидат технических наук, заместитель директора НИИ СМиТ НИУ МГСУ Алексей Адамцевич. – Реализация опытных проектов такой сложности всегда требует тщательной подготовки, и лучше всё лишний раз перепроверить и согласовать между всеми участниками проекта. Этот этап уже завершается и вскоре проект переместится на строительную площадку.»
По своей сути строительная 3D-печать больше всего похожа на монолитное строительство, но есть отличия, рассказывает Адамцевич. За счет сокращения доли ручного труда при производстве бетонных работ и исключения из производственного цикла опалубочных работ происходит удешевление производства. Исключение затрат на последние позволяет экономить от 25% до 80% себестоимости монолитной конструкции в зависимости от ее сложности и расценок на оплату труда в той стране, где возводится объект.
Кроме того, отказ от опалубки снижает объем твердых бытовых отходов. Хотя, по сути, опалубка всё же есть, но она несъемная – ее не требуется удалять, она становится частью конструкции. Соответственно, нет и отходов.
3D строительство: сплошные преимущества
Одно из главных преимуществ строительства домов с помощью 3D-принтера — возможность создания сложных архитектурных форм, причем сразу на строительной площадке.
В традиционным строительстве архитектурные формы создаются за счет опалубки: она обеспечивает заданную форму, затем ее снимают и остается только застывший бетон. Отказ от съемной опалубки значительно расширяет выбор архитектурных и объемно-планировочных решений.
«Проектировщикам даже в бюджетных проектах больше не нужно будет привязываться к прямолинейным формам, которые могут быть реализованы с использованием стандартизированной угловатой опалубки, — говорит Алексей Адамцевич. — Применение строительных 3D-принтеров обеспечивает дополнительные перспективы снижения материалоемкости и, как следствие, сокращение выбросов CO2 при производстве строительных материалов».
Раньше, чтобы поставить какую-нибудь колонну по желанию заказчика, нужно было ее где-то заказать и привезти на строительную площадку, дополняет коллегу генеральный директор Totalkustom Андрей Руденко. На это уходило много времени, отвлекало от основного строительного процесса. Кроме того, колонна не всегда доезжала в целости и сохранности до пункта назначения. С помощью же 3D-принтера можно просто напечатать любую колонну на площадке.
Оба специалиста, кроме того, сходятся во мнении, что уровень автоматизации, присущий аддитивным строительным технологиям, позволяет уменьшить влияние человеческого фактора, сэкономить время, сберечь нервы и снизить расходы.
«Автоматизированное производство способно обеспечить гораздо более высокую стабильность качества, существенно меньшие допуски по зазорам и т.д., — говорит Адамцевич. – Кроме того, автоматизация ускоряет производство, позволяет вести его непрерывно и круглосуточно, что положительно отражается на темпах ввода новых объектов в эксплуатацию».
Строительный 3D-принтер работает достаточно тихо, поэтому печать может продолжаться даже ночью, поясняет специалист.
Кроме того, решается давно наболевшая проблема цифровизации строительной отрасли, связанная с трудностью внедрения компьютерных технологий на всех этапах жизненного цикла строительных объектов, подчеркивает Адамцевич. По его словам, сегодня созданная на этапе проектирования цифровая модель объекта требует на этапе строительства выгрузки в аналоговый формат, который понятен простым строителям. В результате многие мелкие отступления от проекта, допущенные рабочими, обратно в модель не попадают.
«С переходом к технологии строительной 3D-печати эта проблема уходит сама собой за счет того, что принтер изначально работает исключительно с цифровой моделью печатаемого объекта и может печатать только то, что есть в этой модели», — поясняет специалист, добавляя, что перечислил далеко не все преимущества аддитивного строительного производства по сравнению с традиционными технологиями строительства, но, пожалуй, основные из них.
Взять оборудование и напечатать себе дом
Строительная область на протяжении долгого времени развивалась довольно пассивно: технологии совершенствовались, но в них не было ничего принципиально нового, говорит Андрей Руденко.
В апреле 2014 года первые дома, созданные с применением 3D принтеров, появились и в Китае. Но 3D-технология была только одной из нескольких, которые применила при строительстве компания из Шанхая WinSun Decoration Design Engineering Co.
«В 2014 году я был первым, кто вообще смог что-либо напечатать», — рассказывает Руденко. Его задачей, впрочем, было не просто что-то напечатать, а сделать качественный объект. Эта задача была успешно решена: сегодня компания Руденко возводит настоящие дома, напечатанные на 3D-принтере, который он же и разработал.
«У нас заказов на несколько лет вперед, — говорит он. — Но из-за пандемии мы пока сфокусировались на рынке США».
По словам Руденко, для того чтобы напечатать дом, нужно всего четыре человека, но можно обойтись и двумя. Генеральный директор Totalkustom уверен, что в будущем само традиционное понимание строительства домов может измениться. А многие представления меняются по всему миру уже сейчас.
Раньше люди старались переехать в крупные города с многоэтажными зданиями, но во время пандемии появилась обратная тенденция: уезжать из крупных городов, работать удаленно. Многое изменилось, может измениться и традиционное представление о жилых домах, поскольку 3D-печать позволяет создавать сложные архитектурные формы, отметил Руденко. А это значит, что в будущем каждая семья теоретически сможет взять в лизинг оборудование и напечатать дом своей мечты.
Перспективы: фантастика становится реальностью
Сегодня здания, построенные с помощью 3D-принтера, есть в России, Китае, США, Мексике, Германии, Нидерландах, ОАЭ и других странах. Это и коммерческие объекты, и жилые дома.
Аддитивные технологии позволяют строить придорожные гостиницы, социальное жилье для бедных, полноценные жилые дома со сложной архитектурной формой, офисы и многие другие сооружения. Пока это строительство не многоэтажное, но в будущем все может измениться: 3D-принтеры, способные возводить многоэтажные здания, уже существуют. И если раньше печатание домов с помощью 3D-принтера казалось чем-то фантастическим, то теперь это быстроразвивающаяся область строительства, говорят эксперты.
«Перспективы развития отрасли строительной 3D-печати сегодня выглядят очень позитивно, — уверен Алексей Адамцевич. — Еще в 2017 году западные аналитики давали прогноз 1000-кратного роста этого сегмента рынка в перспективе следующих 10 лет. С тех пор предпосылок для ускорения темпов роста стало еще больше».
Интерес, проявленный отраслью, спровоцировал интенсивный научно-технический прогресс в этой области. Строительные 3D-принтеры совершенствуются каждый год, создаются новые решения, специальные смеси для 3D-принтеров. Во многих странах мира принимаются программы, стимулирующие спрос на внедрение подобных технологий. Вдобавок ко всему самоизоляция и сокращение притока трудовых мигрантов во время пандемии COVID-19 также повлияли на интерес к аддитивным технологиям и роботизации.
В России в июле текущего года правительство утвердило Стратегию развития аддитивных технологий до 2030 года, где в явном виде присутствует и строительный сегмент. А в апреле 2021 года вступили в действие разработанные в НИИ МГСУ стандарты ГОСТ Р на материалы для аддитивного строительного производства, что еще раз подтверждает: Россия всегда была и остается заметным игроком в обеспечении прогресса развития технологий строительной 3D-печати, отмечает Адамцевич.
«Именно в России стали первыми доступны серийно выпускаемые строительные 3D-принтеры компания “АМТ-Спецавиа”, — поясняет он. — У нас в стране компанией Apis Cor был придуман первый в мире мобильный 3D-принтер для производства работ в условиях строительной площадки. А разрабатываемые на базе НИИ СМиТ НИУ МГСУ материалы для аддитивного строительного производства использовались во многих проектах по всему миру».
Однако, по мнению Адамцевича, говорить о полном переходе на эту технологию и массовом строительстве домов с помощью 3D-печати рано.
«Это скорее способ автоматизированной укладки бетона для получения монолитных конструкций без лишних трудозатрат и без потребности в использовании вспомогательных средств, а не принципиально новая парадигма в строительстве, — считает он. – Говоря о печати бетоном, пока уместно, скорее, говорить о замещении в ближайшем будущем доли рынка монолитного строительства и, возможно, рынка строительства из сборного железобетона.»
С другой стороны, отмечает Адамцевич, в строительство могут приходить и другие технологии аддитивного производства. Например, российская компания «МайтиТех» разработала и достаточно успешно продвигает на рынке ряда стран технологию печати домов из полимерного композитного материала. Поэтому не исключено, что мы увидим замещение аддитивными технологиями части традиционного строительного рынка в каждом отдельном его сегменте.
Насколько безопасно строительство зданий с помощью аддитивных технологий
Квартал из домов, напечатанных на 3D-принтере, появится в Техасе. Строительством займутся компании Lennar Group и ICON. Новый район возведут в городе Остин. Инженеры утверждают, что технология позволит удешевить процесс строительства и при этом возвести качественные здания. Для создания домов будет использован материал лавакрет — это особо прочная бетонная смесь, оптимизированная для облегчения 3D-печати. Застройщики уверяют, что материал позволит домам выдерживать сильные землетрясения и экстремальную погоду. Это особо актуально для Техаса, часто страдающего от торнадо и штормов.
Фото: ICON Technology, Inc.
Фото: ICON Technology, Inc.
Однако говорить о полной безопасности таких домов рано, считает соучредитель Ассоциации российских производителей в сфере аддитивных технологий Александр Перес. Кроме того, их стоимость гораздо выше аналогов, построенных по обычным технологиям.
Леонид Гохберг и Константин Вишневский — о стимулировании развития аддитивных технологий
«Очень мало времени прошло с тех пор, как такие дома начали строить для жизни. Если в процессе автоматического армирования с помощью дополнительных труборук будет участвовать специалист, это будет безопасно. Строить очень высокий дом с помощью 3D-печати боязно, надо начинать со зданий пониже. На текущий момент такое строительство экономически невыгодно, так как это не очень распространено и непопулярно.
Поскольку технология сейчас находится в зародыше, а методы строительства с помощью 3D-печати разнятся, у каждого свой подход. Тем не менее все равно требуется очень дорогостоящая оснастка.
Массовый рынок к этому не готов. Но если отработать методику на типовых одноэтажных домах, которые строятся в определенном месте, где будет располагаться вся оснастка и создаваться большое поселение, тогда это будет дешевле и быстрее.
Тем не менее к тому, чтобы возводить каждое здание в новом месте, мы пока что не готовы. Если посмотреть по рынку, то уже есть объявления о продаже домов, построенных с помощью 3D-печати, и они всегда значительно дороже»,— отмечает Перес.
Постройка жилья с помощью новой технологии обусловлена нехваткой жилья в США. По данным The Wall Street Journal, дефицит домов составляет 5 млн по сравнению с покупательским спросом. В России подобные проекты не востребованы из-за дороговизны технологии. Пока их можно рассматривать только как имиджевые, считает генеральный директор компании Penny Lane Realty Георгий Дзагуров:
Удастся ли властям обеспечить россиян недвижимостью
«Мы оценили ситуацию и поняли, что в настоящий момент технологии не позволяют делать это дешево. Однако я уже знаю несколько проектов в ближайшем Подмосковье и на Черноморском побережье, где люди собирались, по крайней мере, частично что-то возвести с помощью печати на 3D-принтерах и полагают, что таким образом они словят хайп, притянут к себе журналистов.
Таким образом, это позволит им сэкономить не на строительных технологиях, а на маркетинге, поскольку внимание к проекту заведомо будет притянуто, ведь это первые случаи в России, что дома будут построены при помощи 3D-принтера. Однако пока что я не уверен, что такие методы позволяют достичь серьезной экономии, но убежден в том, что когда-то это случится. Главная проблема — все-таки это экономика, как только она начнет развиваться, все будет безопасно и эффективно. Я думаю, что эта технология будет востребована в России, как только все проверят на практике и это станет популярно».
Ранее СМИ сообщали, что в Ярославской области на 3D-принтере напечатают целый поселок. В домах будут жить студенты учебного центра компании AMT — резидента фонда «Сколково».
Читайте также: