Содержание, карта.

Строительство домов 3д принтером


Строительная 3D-печать в ожидании прорыва / Хабр

Технология 3D-печати зародилась еще в 80-х годах 20-го века, а вот строительная 3D-печать появилась гораздо позже.  Первые строительные проекты с использованием этой технологии появились только в 2014 году. Речь идет, прежде всего, о так называемых малых архитектурных формах (скамейки, клумбы, заборы). О постройке домов еще и не мечтали. Но уже в 2015 году российский стартап Apis Cor произвел фурор - напечатал целый дом в Подмосковье. С тех пор периодически появляются новости о новых 3D-печатных домах. Однако несмотря на то, что технология показала себя очень перспективной с точки зрения скорости возведения жилья и снижения стоимости строительства, никакого массового внедрения не последовало.

Строительство – это мировой рынок номер один. И, если в сфере многоэтажного строительства внедряется много технологических инноваций, то в сфере малоэтажного мало что изменилось за последние десятилетия. За последние 30 лет появился доступный интернет, мобильные телефоны, мобильный интернет, робототехника поднялась на новый уровень и т. д., но, попав на стройку дома, вы вряд ли обнаружите много технологических новинок. Автоматизация практически отсутствует, а ручной труд превалирует. 2020 год стал испытанием на прочность для всего мира, а также привел к высочайшему уровню инфляции, которая, в первую очередь, ударила по строительному рынку, произошло драматическое изменение цен на металлы, цемент, древесину и многое другое.

Этот интернет-мем наглядно показывает, что произошло со стоимостью стройматериалов всего лишь за год. И процесс еще идет. Одновременно происходит серьезное удорожание стоимости рабочей силы, и наблюдается ее острый дефицит. Все это приводит к резкому удорожанию стоимости строительства домов. Как бы странно не звучало, но статистика показывает, что рост автоматизации происходит не тогда, когда всё хорошо, а именно в кризисных ситуациях, во время обострения конкуренции, снижении спроса и необходимости срочно искать новые технологии для повышения эффективности производства. Так случилось и в этот раз, и после некоторого прозябания строительная 3D-печать получила новый импульс развития.

Готовясь к написанию статьи, я обратился к основателю компании Arkon - Борису Козлову. Компания Arkon была создана в 2020 году и занимается производством строительных 3D-принтеров, причем как цехового типа для создания префабов (сборных домов), так и портального, способного напечатать двухэтажный дом. Я задал Борису ключевой, на мой взгляд, вопрос:

- Строительная 3D-печать возникла в 2014 году, но за 7-8 лет не последовало никакого массового внедрения этой технологии. Как Вы считаете, почему это произошло, и почему именно сейчас наблюдается всплеск новых проектов?

- Мне кажется, что причина в эффекте «снежного кома». Технология должна была созреть, дорасти от гипотезы до пилотного внедрения и, наконец, до начала коммерциализации и масштабирования (то, что происходит сейчас).  Кроме того, надо учитывать, что строительство - одна из самых консервативных отраслей промышленности, где, в отличие даже от авиации и автопрома, до сих пор крайне низкое внедрение цифровых решений и автоматизации в области именно процесса производства - самой стройки. Немаловажную роль играет и вопрос нормирования и сертификации - этот процесс долгий и создает дополнительный лаг. 

В 2014 – 2016 гг. появились первые образцы строительных 3D-принтеров и прототипы напечатанных зданий. Проверялись концепции различных форм-факторов строительных 3D-принтеров и типов материалов печати. 

В 2017 – 2018 гг. в мире были осуществлены первые заметные инвестиции в ряд стартапов по строительной 3D-печати. Далее, к 2020 г. эти инвестиции «прокрутились» в виде достижения определенного уровня зрелости технологии - появились первые коммерческие продукты (3D-принтеры и дома). 

Наконец, в 2020 – 2022 гг. стало понятно, что гипотезы эффективности строительной 3D-печати оправдываются (дешевле, быстрее, экологичнее), и в отрасль начались крупные вложения. Яркий пример: инвестиция GE (французское подразделение General Electric) в датский COBOD или достижение капитализации в $2 млрд американской компанией ICON.

В 2022 – 2023 гг. в мире будет напечатано уже свыше 1000 зданий, происходит масштабирование от отдельных зданий/пилотных проектов до целых поселков и крупных внедрений в области инфраструктуры / ЖБИ. Кроме того, в ряде стран к настоящему моменту создана или активно создается нормативная база для внедрения аддитивных технологий в строительную отрасль. 

Таким образом, считаю, что указанный временной период - достаточно естественный цикл становления технологии, которую, вероятно, ждет экспоненциальный рост в ближайшее десятилетие.

По данным отчета ResearchAndMarket, мировой рынок строительной 3D-печати в 2022 году оценивается в 354.3 млн долларов США, и, по прогнозам, достигнет 11068.1 млн долларов США к 2027 году, увеличившись на 99,04%.

Различные рыночные процессы влияют на цены и поведение участников глобального рынка строительной 3D-печати. Они создают ценовые сигналы, которые являются результатом изменений в кривых спроса и предложения на продукт или услугу. Они могут быть связаны как с макроэкономическими, так и с микроэкономическими факторами. Даже человеческие эмоции также могут определять решения, влиять на рынок и создавать ценовые сигналы.

Теперь давайте вкратце рассмотрим, что же собой представляет строительный 3D-принтер. Не углубляясь сильно в технологию, можно сказать, что строительные 3D-принтеры очень похожи на классические FDM/FFF принтеры, печатающие пластиком, только вместо пластика в качестве материала здесь выступает цементная смесь, которая подается напрямую в сопло и формирует объект путем послойного наложения. Принтеры также бывают портальными, на базе вылетной стрелы, с роборукой.

На рисунке слева строительной принтер на базе вылетной стрелы. На рисунке справа портальный строительный 3D-принтер

На рисунке выше строительный 3D-принтер в виде роборуки, установленной на мобильную платформу.

Окончательно все изменилось, когда летом 2021 года американская компания ICON, пытавшаяся внедрить 3D-печать в строительство разных вспомогательных объектов, подписала контракт с одним из крупнейших американских девелоперов – компанией Lennar, на строительство поселка на 100 домов в Техасе и тут же стала единорогом, получив 200 млн. долларов инвестиций от нескольких инвестиционных фондов.   

На фото 3D-печатный дом в Остине, штат Техас.3D-печатный дом в Остине, штат Техас.

Одновременно с этим, датская компания COBOD, созданная крупнейшим в мире концерном по производству строительной опалубки PERRI, начала продавать свои портальные строительные 3D-принтеры, а также участвовать в строительных проектах по всему миру. На фото ниже современный двухэтажный дом, построенный в Германии и здание школы в Малави, построенной за рекордные сроки с минимальным бюджетом.

Мало что объединяет развитые, развивающиеся и бедные страны, везде свои проблемы и задачи, но нехватка доступного жилья является общемировой повесткой. Если в бедных странах остро стоит вопрос с ростом количества бездомных из-за нехватки жилья, как такового, то в развивающихся странах необходимо резко ускорить количество возводимого нового жилья для удовлетворения потребностей растущего населения. В развитых же странах проблема, прежде всего, в стоимости жилья, которое подорожало до такой степени, что стало практически недоступным для молодежи. А с одновременным увеличением в этих странах продолжительности жизни эта проблема только усугубляется.

Параллельно развивается тренд на «зеленую повестку », снижение выбросов CO2, строительство из более экологичных материалов и т.д. Но, к сожалению, пока что строительная отрасль является абсолютным лидером по выбросам CO2, а также по количеству мусора, который оставляет после себя каждая стройка. Нельзя сказать, что строительная 3D-печать решает все эти проблемы, но, как минимум, она идет в правильном направлении. Давайте посмотрим на это на нескольких наглядных примерах.

Стены, напечатанные строительным 3D-принтером.

На сегодняшний день, когда мы говорим о 3D-печати домов, речь идет о печати стен. Все остальное (фундамент, окна, двери, перекрытия и крыша) делаются традиционным способом. 3D-печатные стены возводятся как несъемная опалубка, что существенно экономит количество используемого цемента, а это, в свою очередь, снижает стоимость постройки и уменьшает экологический ущерб при производстве цемента. Кроме того, при этом способе возведения не производится никаких дополнительных отходов, прочность конструкции не страдает. Ее можно армировать, как это показано на фото слева, и сразу закладывать инженерные коммуникации, как показано на фото справа, что также влияет на конечную скорость возведения объекта. Общий вес конструкции при этом снижается, оставшиеся полости можно заполнять легким пенобетоном, утеплителем, соломой или любым другим доступным материалом. Такая облегченная конструкция может использовать более легкий фундамент. Сам способ возведения является более экономичным с точки зрения материала, а следовательно, и экологичным.

Сейчас активно ведутся разработки экобетона с добавлением полимеров, при производстве которого выбросы CO2 меньше от 30% до 100%.  Упоминаемая в начале статьи компания Apis Cor, строившая в 2015 году дом в Подмосковье, ныне базирующаяся в жаркой Флориде, планирует начать использовать этот материал в своих проектах.

Еще один стартап, родом из России, – Mighty Buildings со штаб-квартирой в Калифорнии, изначально сделал ставку на полимер с добавлением минеральной крошки. И, хотя компания не строит дома целиком, а делает только стеновые панели, она получила множество наград за дизайн, а также оценку в 400 миллионов долларов в ходе привлечения нескольких инвестиционных раундов.

В итоге, при грубом подсчете можно сказать, что суммарная экономия на строительстве стен может достигать 30%, а общая стоимость дома может быть снижена на 10%. Это справедливо для спроектированных под обычное строительство домов. А если изначально проектировать с 3D-печатью, можно улучшить это соотношение за счет оптимизации прокладки коммуникаций, возможности сразу печатать внутренние стены, закладки ниш для ванных, каминов, встроенных шкафов и кухни, как это было сделано в доме, построенным COBOD в Германии.

«И на солнце есть пятна». Несмотря на все преимущества строительной 3D-печати, у нее есть несколько существенных недостатков. Главный — это слоистость, избежать которой при текущем уровне развития технологии невозможно.  

На фото выше видна слоистость 3D-печатных стен.

С этой задачей можно работать в нескольких направлениях:

  1. Ребристые стены можно шпаклевать, красить и обыгрывать как элемент дизайна. Так делает ICON в США., например их последний проект House Zero сделан именно так и он был отмечен рядом наград за дизайн.

3D-печатный дом House Zero в США, построенный компанией ICON.
  1. Использовать специальные «шторки» на печатной голове, которые позволяют сглаживать слои, как это делают COBOD и другие производители. На фото ниже видно, что и это не обеспечивает полного отсутствия слоистости.  

  1. Полностью зашлифовать поверхность, чтобы получить привычную гладкую стену под шпаклевку, покраску, поклейку обоев или другую отделку. Это возможно, но потребует огромных трудозатрат, которые могут снизить общую эффективность от использования 3D-печати.

 На фото выше стена после 3D-печати, отшлифованная до гладкости.

Второй проблемой является необходимый температурный режим.   В идеале печать должна проходить при температуре от +5С° до +30С°. Влажность также важна. Используя присадки, можно раздвигать эти границы, но не до бесконечности. При сильных минусовых температурах печать будет возможна в полевых условиях, только если стройплощадка будет закрыта куполом и внутри будет достигнута необходимая температура с помощью тепловых пушек. В условиях же сильной жары предпочтительно печатать ночью. Еще одним решением может быть печать стеновых панелей в цеху и их сборка на месте строительства. Безусловно, каждое из этих решений будет отрицательно влиять на экономическую эффективность проекта.

Строительная 3D-печать может пригодиться не только для возведения домов. С ее помощью можно решить много других задач, и там ее минусы не будут иметь значения. Например, американский концерн GE использует принтеры COBOD для строительства опор для ветряных генераторов в цеху. Ребристость поверхности и температурные ограничения в данном случае не играют никакой роли. Строительство идет в цеху, после чего объект перевозится на место установки.

3D-печатная башня ветрогенератора.3D-печатная башня ветрогенератора.

Строительная 3D-печать, или, как ее еще называют, аддитивное строительство, только появилась на свет, и хочется верить в ее светлое будущее. К этому есть много предпосылок, но для успеха многое еще нужно сделать. В первую очередь, нужно разработать принципы проектирования домов для строительной 3D-печати. Затем необходимо привлечь топовых архитекторов для создания знаковых проектов, за которыми может последовать массовое внедрение новой и очень перспективной технологии. Строительная 3D-печать может помочь в решении глобальной проблемы нехватки жилья, а также привнести большую долю автоматизацию в другие сферы строительства.

Александр Корнвейц

Эксперт в области аддитивных технологий и 3D-печати, руководитель компании “Цветной мир”

 

3д-принтеры в строительстве: перспективы применения

На первый взгляд, конструкции 3д-печати кажутся какой-то скорлупой здания, законченного наполовину. Но при близком рассмотрении вы не обнаружите и кирпичика. Слои материала как бы наращиваются один поверх другого — так и создается сложная конструкция. Это футуристический мир 3D-печати, где роботизированные руки автоматически наслаивают и сжимают слои бетона, или пластика, или любого другого материала в фундамент и выстраивают конструкцию.

Подобный метод строительства сегодня достаточно нишевый — в мире напечатано всего несколько прототипов 3д-домов и офисов. Тем не менее, эта технология представляет собой потрясающее и потенциально сильное решение для перемен в строительстве.

Что же такое 3D-печать в строительстве, в чем потенциал, и будем ли мы работать над 3D-печатными проектами в ближайшем будущем?

  1. Что такое 3d-печать в строительстве?
  2. 3д-принтеры в строительстве: как это делается?
  3. 5 примеров инноваций
  4. Как проекты с 3d печатью могут помочь строительным компаниям?
  5. Распространение 3D-печати
  6. 3д-печать в гражданском строительстве
  7. Технология Wiki House — проект открытым кодом для 3D-печати: что стоит за концептом
  8. Обратная сторона медали
  9. Как можно интегрировать 3D-печать в строительство
  10. О PlanRadar

 

3D-печать в строительстве — что за технология?

3D-печать для строительства применяет как 3D-принтер, у которого есть роботизированный «кран-рука», который строит конструкции прямо на строительной площадке, так и создание определенных элементов принтерами на заводе, которые уже собираются в конструкцию на объекте.

Концепция 3D-печати не нова: впервые она появилась в 80-х. Но только за последние десятилетие эту технологию достаточно усовершенствовали (и снизили стоимость существенно) и она стала настоящим мейнстримом.

3D-принтеры не сильно отличаются от обычных струйных офисных принтеров. Программное обеспечение сообщает принтеру о размерах конечного продукта. И потом принтер начинает выводить материал на платформу согласно плану. В 3D-принтерах часто используют жидкие металлы, пластик, цемент и вариации разных материалов, которые когда остывают и высыхают, формируя конструкцию.

В 3D-принтере для строительства программы CAD или BIM сообщают устройству, что надо печатать, и машина начинает наслаивать материал слоями, согласно плану конструкции.

3D-принтеры в строительстве: как они работают?

Концепция 3D-печати — принтер выдавливает послойно определенную жидкую смесь, уровень за уровнем, создавая конструкцию, основываясь на трехмерной модели. Подготовленный микс из бетона, наполнителя, пластификатора и других компонентов загружается в бункер устройства и подается на печатающую головку.   Смесь наносится на поверхность площадки или на предыдущие отпечатанные слои. Таков принцип работы большинства 3D-принтеров. Среди них существует три вида устройств для 3D-печати:

Роботизированный принтер

Читайте также: Новые технологии в строительстве 2021

5 инновационных примеров 3D-печати

На сегодняшний день в строительной сфере реализовано всего несколько проектов в 3D-печати. Вот пять наиболее впечатляющих и многообещающих проектов:

Офисное здание муниципалитета Дубая, ОАЭ

1. Офисное здание муниципалитета Дубая, ОАЭ

В декабре 2019 фирма  Apis Cor, занимающаяся роботами для 3D печати объявила о завершении самого крупного в мире  частного здания, напечатанного при помощи 3D-печати. Офисный блок, построенный в ОАЭ, представляет собой 9,5 метровой сооружение  в высоту и площадью в 640 m2.

3D-принтер Apis Cor перемещался по стройплощадке под открытым небом при помощи крана и возводил разные части конструкции.

2. Офис будущего, ОАЭ 

Офис будущего, ОАЭ

Еще одно впечатляющее здание в ОАЭ, созданное 3D-печатью — Офис будущего — уникальная, довольно большая, конструкция, в котором в настоящее время размещается временная штаб-квартира организации Дубайский фонд будущего.

Для этого здания элементы создавались не на стройплощадке, и их напечатали за 17 дней, а само здание было собрано за 48 часов.

3.Дома, созданные 3D-принтером компании ВинСун, Китай

Дома, созданные 3D-принтером компании ВинСун, Китай

Китайская компания 3D-печати WinSun также применила заводские 3D- принтеры для строительства жилых домов. Компания создала несколько проектов домов, в том числе и небольшое многоэтажное здание. Все детали конструкции можно быстро и дешево напечатать и потом быстро их собрать уже на стройплощадке.

Компания подсчитала, что постройка-печать их пятиэтажного здания может стоить всего $161,000.

4. 3D-напечатанный номер в Льюис Гранд Хотел, Филиппины

3D-напечатанный номер в Льюис Гранд Хотел, Филиппины

Планируя поездку на Филиппины, подумайте о том, чтобы остановиться в отеле Lewis Grand Hotel в Анхелес-Сити, Пампанга, где посетителей встретят первым в мире гостиничным люксом, напечатанным на 3D-принтере. Номер в отеле был разработан Льюисом Якичем, владельцем отеля и инженером по материаловедению, в сотрудничестве со специалистом по 3D-печати Энтони Руденко. Они создали массивный 3D-принтер, который выводит песок и бетон на основе вулканического пепла. Комната была напечатана за 100 часов.

5. Двухэтажный особняк в Бекуме, Германия

Двухэтажный особняк в Бекуме, Германия

Первый 3D-напечатанный жилой дом площадью около 80 квадратных метров  — детище немецкой строительной компании PERI GmbH и архитектурно-дизайнерским бюро MENSE-KORTE ingenieure+architekten. Чтобы напечатать один квадратный метр двойной обшивки стены за 5 минут, использовали 3D-принтер BOD2. Здание представляет собой сооружение с трехслойными полыми стенами, заполненными изоляционной массой. Установка полых труб и соединений во время печати осуществлялась вручную.

3D-печать в строительстве кажется действительно впечатляющей, но каковы реальные выгоды такой технологии?

Как 3D-печатные проекты могут быть полезны строительным компаниям?

Сторонники 3D-печати домов и коммерческих офисов указывают на несколько преимуществ такого метода строительства:

  • Безотходное строительство

В Великобритании почти треть отходов — это от строительной отрасли. По данным Transparency Market Research Group, строительная индустрия к 2025 году во всем мире будет производить 2,2 млрд тонн строительного мусора. И хотя большая часть отходов относится к сносу сооружений, сами строительные площадки продуцируют немало отходов.

И напротив, 3D-печать может сократить отходы практически до нуля. 3D-принтер использует четко определенное количество материала, которое требуется для печати конструкции — ни больше ни меньше. Это может стать большой экономией.

  • Сниженное потребление энергии

3D-печать в строительстве стимулирует применение местных доступных материалов и натуральных компонентов. Такая практика может сократить энергозатраты на транспортировке, возведении и производстве, поскольку для большинства местных материалов требуется меньше энергопотребления для обработки или установки. Если традиционные материалы с токсичными химическими примесями заменить на натуральные, то можно снизить токсичность всего строительства. Кроме того, местные материалы часто лучше подходят для локальных климатических условий и могут снизить нагрузку для отопления или охлаждения здания, что также снижает затраты на строительство.

  • Экономия времени и денег

Как и в случае с ИИ в строительстве, 3D-принтер может работать 24 часа в сутки, 7 дней в неделю. Это означает, что строительные проекты имеют потенциал быть завершенными намного быстрее, и можно избежать ряда затрат на низкоквалифицированную рабочую силу. Более того, благодаря 3D-печати отпадает необходимость во временных конструкциях, таких как опалубка и леса, которые обычно используются в традиционном строительстве. Исследования бетонных конструкций, напечатанных на 3D-принтере, выявили значительное снижение требований к опалубке — это  снижает затраты на 35–60%.

  • Может реализовывать необычные формы дизайна

Одна из самых привлекающих характеристик 3D-принтеров — их способность создавать сложный и необычный дизайн конструкций, в том числе и единственный, уникальный. Поскольку работа 3д-принтера заключается в наслаивании материала, то их можно запрограммировать на абсолютно любую необычную форму, которую будет намного труднее  создать традиционными техниками.

  • Минимизация человеческих ошибок и повышение безопасности 

Опубликованная статистика травм на рабочем месте американским агентством BLS в 2020 году свидетельствует, что строительство- одно из травмоопасных сфер и высоким уровнем частоты заболеваний. Каждый день, около 5333 рабочих гибнет на стройплощадке. А с появлением 3D-печати количество производственных травм и смертельных случаев очевидно снизится, поскольку она делает строительство более программируемым и автоматизированным. Роботизированное строительство требует стандартизированной, точной и полной цифровой информации по зданию, что делает эту технологию более точной и эффективной, с минимальными доработками из-за человеческих ошибок или любых информационных несостыковок. Обычные проблемы с материалами и комплектующими, которые нужно где-то хранить, беречь от повреждения — нивелируются, также исчезают проблемы с монтажом и незавершенной работы из-за повреждений — 3D-элементы создаются по мере строительства, их не нужно перемещать и хранить.

  • Освоение новых рынков

Применение 3D-принтера также позволяет строительным компаниям заходить на новые секторы рынков, ранее им недоступные. А для начинающих стартапов-компаний, наличие 3D-принтера будет конкурентным преимуществом. Более того, 3D-печать — это блестящий способ поднять или улучшить репутацию бренда строительной компании среди тех, кто считает, что производство бетона влияет на окружающую среду планеты.

Распространение структурной 3D-печати

3D-печать для усиления конструкции, маломасштабных компонентов и структурной стали может произвести настоящую революцию в сфере дизайна, строительства и освоения космоса. Кроме того, Европейское Космическое Агентство (ЕКА) считает, что используя металлы для 3D-печати для создания высококачественных сложных форм, можно существенно снизить их стоимость, и они станут весьма распространенными.

ЕКА вместе с Европейской Комиссией разработали проект по усовершенствованию печатания металлических компонентов, которые можно использовать в космосе. Всего объединилось 28 европейских партнеров для совместного проекта AMAZE (Additive Manufacturing Aiming Towards Zero — послойная 3D-печать для нулевых отходов от производства и эффективное производство высокотехнологичной металлической продукции).

Практически все можно спроектировать на компьютере, так что в планах AMAZE установить 3D-принтер на борт космического корабля, и  как только астронавту потребуется какая-либо деталь, инструмент — он сможет просто ее распечатать.

Структурная 3D-печать

3D-печать в гражданском строительстве

3D-печать в гражданском строительстве набирает популярность за последнее десятилетие, как и в аэрокосмической и биомедицинских отраслях. Эта революционная производственная техника основана на ее уникальной возможности создавать любую геометрическую форму без каких-либо формальных ограничений, сводя к минимуму отходы, но повышая производительность и результаты. Активное движение строительной отрасли навстречу автоматизации за последнее время достигло важных рубежей, включая создание первых конструкций при помощи роботизированных «рук» и технологии 3D-печати.

Применение метода 3D-печати в создании структурных элементов из полимерных материалов, бетона и металлов становится все распространеннее.

Эти техники в гражданском проектировании могут создавать свободные формы и инновационные архитектурные конструкции благодаря использованию программному обеспечению, интегрированному в СAD.

Однако несмотря на значительные исследования в аэрокосмической отрасли и биоинженерии по оценке и анализу этого механизма, по прежнему недостаточно понимания по его использованию, воздействия 3D-напечатанных материалов в гражданских сооружениях, как с точки зрения свойств материалов, так и структурной реакции.

Императорский колледж Лондона

Читайте также: Лучшие приложения для стройки в 2021

WIKI HOUSE —  3D печать в строительстве: что в основе концепта

Wiki House — это инновационный проект, созданный небольшой группой архитекторов в Лондоне в 2011 году. Он предлагает цифровую систему с открытым кодом для проектирования домов, что позволяет пользователям создавать, загружать и делиться разным дизайном и печатать свои собственные дома.

Комплект набора не требует каких-то специальных знаний и обучения и может быть создан за 1 день. Элементы в цифровом виде вырезаются из обычного листового материала, наподобие фанеры, применяя станок с ЧПУ. И это намного быстрее, менее затратно и не требует участия экспертов, как в обычном традиционном строительстве.

Стандартный дом с двумя спальнями может быть построен менее чем за £50,000, а к основному каркасу сооружения можно добавить дополнительные компоненты, такие как облицовка, изоляция, окна и прочее. Первым домом, который был построен на базе технологии Wiki House с открытым кодом, стал  двухэтажное здание. 3D-напечатанный дом был представлен на Лондонском фестивале дизайна в 2014 году.

Движение Wiki House возглавил Аластер Парвин, чья презентация на TED «Архитектура для людей, созданная людьми»  рассказала о перспективах 3D-печати в строительстве. Создатель этого проекта верит, что Wiki House может помочь в решении жилищного вопроса, особенно в чрезвычайных ситуациях, таких как землетрясения (есть уже доказательство, что 3D-напечатанные дома могут выдерживать толчки до 8 баллов).

В будущем это может стать реальной альтернативой недорогих домов, одновременно позволяя заказчику контролировать дизайн проекта.

3D-здание, построенное с использованием Wiki House

Станет ли 3D- печать экологическим будущим строительства?

3D-печать способна коренным образом изменить цепочку и структуру поставок, благодаря новому методу проектирования и производства. Согласно исследованию,  3D-печать может помочь строительной отрасли стать более экономичной, более эффективной и экологичной.

Ученые из Саксонского Университета Прикладных наук Иво Котман и Нейлс Фабер утверждают, что технология 3D печати «изменят правила игры». Они исследовали возможности 3D-печати бетона, и их выводы таковы:

  • 3D-печать сокращает цепочку поставок и в целом сам процесс проектирования. 3D-печать прямо на стройплощадке исключает трудоемкие этапы процесса проектирования. Архитекторы, инженеры, подрядчики, клиенты и  руководители, которые обычно должны активно участвовать в проекте, в 3D-печати больше не нужны. Поскольку все задачи могут совмещаться в одной фигуре архитектора, который использует метод моделирования и воспроизводит точные целостные конструкции.
  • Монтаж труб и проводка электричества становятся проще и более эффективнее. Системы отопления, изоляция, водопровод и электричество — все это требует трудоемкого монтажа на месте при традиционном строительстве. Однако при 3D-печати некоторые из этих функций могут быть включены в процесс 3D-печати. Печать полых стен требует меньше ресурсов, улучшает изоляцию и она дает возможность использовать напечатанные на 3D-принтере каналы для подачи горячей или холодной воды. Более того, нивелируется необходимость установки на стройплощадке, что напрямую влияет на сокращение отходов.
  • Лучшая логистика. 3D-печать устраняет 3 проблемы, связанных с логистикой и доставкой. Во-первых, много материалов и элементов часто портятся при доставке, а если печатать все на площадке, то повреждения минимизируются

Во-вторых, чтобы выдерживать транспортировку, части должны быть с повышенными техническими характеристиками, что по умолчанию удорожает их, а значит, и весь проект. Избежать таких дополнительных затрат поможет 3D-печать прямо на строительной площадке.

  • Создание индивидуальных проектов домов, доступных для широкого рынка. Обычно строительство дома с привлечением к проекту архитектора дорогое удовольствие для большинства потребителей. Но с 3D-печатью из бетона вы можете не беспокоится о выбранной форме, это не будет стоить дороже. Фактически, это значит, что в будущем больше людей смогут покупать дома по их собственному проекту в соответствии с их индивидуальными потребностями

Обратная сторона медали

Несмотря на определенно привлекательную инновационность 3D-печати, все же важно рассмотреть ее беспристрастно, убрав некоторую стимуляцию популяризации. Скептики отмечают несколько недостатков этой технологии.

  • Стоимость исследований и разработок

Большинство строительных компаний работают с относительно невысокой рентабельностью. Чтобы повсеместно начать применять 3D-печать, потребуются немалые инвестиции.

  • Будут ли потребители рассматривать это как маркетинговый ход?

3D-напечатанные дома, офисы, магазины и прочие сооружения инфраструктуры часто здорово впечатляют. Но действительно ли хотят большинство людей жить или работать в таких? Для большинства людей все же кирпичные дома гораздо привычнее и привлекательнее. Другие технологии, такие как сборные дома также некоторое время назад казались привлекательной технологией будущего, однако так и не получила широкого распространения, несмотря на то, что во многих случаях она была дешевле традиционной.

  • Сложность с интеграцией с другими составляющими 

3D-принтеры могут выполнить уникальный и интересный дизайн. Однако, если вам нужно здание, в котором будут использоваться разные материалы или разные элементы, которые не подойдут для 3D-печати, то это будет сложной задачей включить 3D-принтер для строительного процесса.

  • Нехватка квалифицированной рабочей силы

При существующей проблеме недостатка квалифицированной рабочей силы в строительном секторе в целом, 3D-печать потребует еще большего набора специализированных знаний и навыков, который придется выбирать из и без того небольшой ниши кандидатов. Так что поиск специалистов для работы в 3D печати для строительства может стать еще одной трудной задачей в будущем.

  • Контроль качества строительства

Погодные условия могут замедлять традиционный процесс строительства, но для 3D-печати дела обстоят еще хуже. Фактор окружающей среды для коммерческого строительства может снизить востребованность 3D-печать. Более того, контроль качества может быть намного серьезнее задачей, требующей постоянного мониторинга процесса реальными людьми на стройке.

  •  Отсутствие стандартов и правил

Несмотря на регулярное упоминание 3D-печати в СМИ, она все же еще не оказала существенного влияния на строительный сектор. Существует очевидная проблема ответственности при использовании таких принтеров, даже больше, чем человеческая ответственность при  выполнении некоторых строительных работ. И довольно много других неясностей в отношении этой технологии. Так что пока не будут установлены нормы и стандарты, а также правила в этой области, 3D-печать вряд ли станет мейнстримом в строительной индустрии.

Читайте также: Новые технологии в строительстве 2021

Как 3D-печать может интегрироваться со строительством?

На данный момент есть веские доказательства, что 3D-печать заслуживает внимания и может применяться в строительном сегменте, и скорее всего, что эта технология будет больше применяться в ближайшие годы. Правда, неизвестно, насколько широко будут применяться эти устройства на стройплощадке, или они останутся лишь инструментом для изготовления блоков-элементов для сборных конструкций. Но для определенных проектов резонно предполагать, что 3D-принтеры и эта технология в строительстве будут обязательным инструментом в арсенале строителей.

О PLANRADAR

PlanRadar была основана в  2013 году и предоставляет инновационное мобильное программное решение для строительства и недвижимости. Наше приложение доступно на всех устройствах iOS, Android и Windows и уже помогло более 13 000 клиентов оцифровать свой рабочий процесс в более чем 55 странах. Узнайте больше о приложении здесь.

10 лучших 3D-печатных домов по всему миру

© wavy

Эволюция строительных материалов была довольно насыщенным путешествием. В истории и цивилизациях новые строительные материалы оставили свой след. Этот переход привел к огромным возможностям использования сена, коры деревьев, камня, древесины, кирпича, раствора или стекла и стали. Материалы имеют большое влияние на эмпирическое качество пространства. В этом процессе в 3D-принтерах начали использовать различные материалы. Сегодня мы можем создавать 3D-печатные дома, используя эти технологии. Различные материалы обеспечивают разный диапазон температурного и акустического комфорта. Материалы также различаются в зависимости от региона и конкретных климатических условий. Таким образом, разнообразие строительных материалов укрепляет мысль о том, что «изменение — единственная константа».

© Sika Sikacrete® 3D

Например, один только кирпич претерпел множество изменений. Он эволюционировал от глиняных и песчаных кирпичей до кирпичей из летучей золы, пустотелых деревянных кирпичей и т. д. Таким образом, жанр материалов очень глубок. Более того, технологические инновации привели к появлению нетрадиционных технологий и материалов. Это не только снижает воздействие на окружающую среду, но и увеличивает срок службы и прочность здания. Это включает в себя использование таких материалов, как бамбук, переработанная древесина, перерабатываемые отходы, битумные материалы, закаленное стекло, резиновая крошка и т. д. Этот список также включает материалы нового поколения, такие как армированный волокном полимер, армированный стекловолокном пластик, армированный бамбуком пластик и т. д. Но 3D печатные дома — это последнее и самое потрясающее новшество современности.

© Project Milestone в Босрийке, Эйндховен ван оа Тео Салет TU/e ​​

Да, это не только технологическое чудо в отрасли AEC, но и технология печати. Но что сделало 3D-печать новой тенденцией в AEC-индустрии?

Давайте взглянем.

Как развивается технология 3D-печати в AEC-индустрии?

©  news aktuell via AP Images

В строительном 3D-принтере используется машина, которая строит дома путем укладки строительного материала. Этот тип строительства получил название «Конструкция 4.0». В этой технике пастообразный материал выбрасывается через трубку. Сюда входят такие материалы, как бетон или земля, уложенные слоями, что создает пространственный объем.
Эта технология помогает сэкономить время, силы и материалы по сравнению с традиционными методами строительства. Но 3D-печать ограничивается печатью стен и рам. Позже обычно устанавливаются такие системы, как окна, сантехника и т. Д. Несмотря на эти ограничения, технология набирает обороты благодаря минимальному времени, требуемому для этой технологии. Это исключает время, затрачиваемое на установку глубоких фундаментов, укладку бетона и другие трудоемкие методы, используемые в традиционных конструкциях.

©  ArchDaily

3D-печатные дома по всему миру

Теперь, когда мы увидели потенциал 3D-печати в архитектуре и преимущества 3D-печатного строительства, давайте посмотрим на некоторые 3D-печатные дома, которые изменили идею технологии жилищного строительства. по всему миру.

Вот подробный список:

1. Микродом из биопластика © DUS Architects

Биопластик, использованный в качестве основного материала для печати и изготовления этой модели площадью 8 кв. Микрокабина, форма аддитивного производства, обычно используемая в бытовых 3D-принтерах для создания ее геометрических стен. Биопластик можно легко перерабатывать и многократно перепечатывать. Использование этого метода делает этот проект экологически чистым в прямом смысле этого слова. Использование черного материала придает этой микро-кабине настраиваемый и декоративный фасад. Этот передовой дизайн показывает, как он стратегически продуман для оптимизации формы.

Кроме того, биопластик делает микрокабину естественной изоляцией, устраняя необходимость в механической вентиляции. Это также подчеркивает инновации в материальности и энергопотреблении. В модульных интерьерах также есть шикарная ванна, напечатанная на 3D-принтере, а крыльцо и ступени из бетона открывают хижину в парк. Таким образом, создавая эстетический переход между построенным и незастроенным.

2. Tecla © yellowtrace

В сотрудничестве со специалистами по 3D-печати WASP итальянская студия Mario Cucinella Architects разработала этот прототип ударопрочного корпуса с низким уровнем выбросов углерода, который носит название Tecla. Пространственное ограждение, образованное двумя соединенными куполами, общей площадью около 60 квадратных метров. Большой световой люк в верхней части каждого купола позволяет свету проникать в пространство сверху, делая пространство хорошо освещенным естественным образом.
Сочетание современных технологий, местной глины в качестве строительного материала и многоуровневого 3D-принтера демонстрирует пересечение функциональности и эстетики.

3. Двухэтажный особняк © 3dprintingmedia.network

Двухэтажный особняк — это первый в Германии дом, напечатанный на 3D-принтере. Он имеет двухэтажное строение с жилой площадью около 860 кв. Футов на каждом этаже. Этот проект создается с использованием 3D-принтера под названием BOD2. Его впервые разработал датский производитель COBOD. Ключевой особенностью этой машины является то, что она облегчает добавление труб и других внутренних компонентов здания во время печати. Кроме того, он может напечатать до 10 кв. футов двухслойной стены всего за 5 минут.

Подробнее Что такое 3D-печать бетона?

4. Веха проекта © 3dprintingmedia.network

Разработанная в рамках разработки проекта, целью которого является создание первого в мире дома для сдачи в аренду, напечатанного на 3D-принтере, эта конструкция стала первым жилым домом, напечатанным на 3D-принтере в Европе. .

Этот дом в форме валуна был спроектирован студией Studio Houben & Van Mierlo. Он был разработан в рамках исследовательского проекта Эйндховенского технологического университета. Весь процесс строительства стал новым опытом обучения, тем самым расширив знания о производстве домов, напечатанных на 3D-принтере.

5. Gaia © 3dwasp

Напечатано с использованием смеси местной почвы, измельченной соломы и рисовой шелухи, полученной в результате производства рисовых отходов. Этот дом площадью 30 квадратных метров расположен в Италии и был построен компанией WASP.
Здесь можно увидеть уникальное сочетание технологии 3D-печати и традиционного метода строительства, когда несущие стены печатаются из грунта. При этом полости заполняются рисовыми отходами для лучшей изоляции. Рисовая шелуха также используется в интерьере для покрытия стен и потолка дома в виде натуральной штукатурки.
Этот вдохновляющий дизайн доказывает, что сельскохозяйственные отходы могут стать основным ресурсом для строительства и 3D-печати, что сделает этот процесс устойчивым.

6. Жилые дома на Восточной 17-й улице © dwell

Жилые дома на Восточной 17-й улице спроектированы таким образом, чтобы выдерживать экстремальные погодные условия в США.
Строительство завершено за 7 дней. Это включает в себя конфигурацию резиденций с двумя, тремя и четырьмя спальнями. До сих пор эти дома из цемента выдерживали землетрясение силой 7,4 балла и сильные зимние бури. Это показывает, насколько конструкция 3D-печати надежна и может противостоять экологическим катаклизмам.

7. Casa Covina © Emerging Objects

Дом Casa Covina был спроектирован в качестве дизайнерского эксперимента в долине Сан-Луис. Структура образована соединением трех цилиндрических объемов или сводчатых конструкций.
Хижина была спроектирована так, чтобы облегчить сосуществование двух человек с учетом требований социального дистанцирования и изоляции, вызванных коронавирусом. Глиняные стены Casa Covina построены с использованием песка, ила, глины и воды. Структура печатается с использованием трехосного шарнирного робота-манипулятора Selective Compliance.
Изюминкой здесь является надувная розовая крыша, которую можно поднять, если идет дождь или снег. Это отличный пример сочетания современных и древних технологий для создания устойчивых жилых решений.

8. Двухэтажный дом, Бельгия © 3dnatives

Этот двухэтажный дом в Бельгии — один из первых домов, напечатанных на 3D-принтере как единое целое. Этот дом, расположенный в Вестерло, имеет высоту восемь метров и площадь 90 квадратных метров. Структура демонстрирует расширенный потенциал технологии 3D-печати.
Разработанный как дом с низким энергопотреблением, проект включает в себя энергоэффективные элементы, такие как потолочное и напольное отопление, солнечные батареи и тепловой насос.

9. PassivDom House © PassivDom

PassivDom House, пожалуй, один из самых экологичных и энергоэффективных домов, напечатанных на 3D-принтере. Весь дом предназначен для использования солнечной энергии. Тогда как из влаги в воздухе осуществляется образование воды. Это действует как дополнительный объект. Дом PassivDom, построенный с использованием огромного 3D-принтера на заводе в Неваде, является прекрасным примером футуристического жилья.

Кроме того, для очистки и повторного использования воды ванная комната спроектирована с технологическим питанием. Разработанный так, чтобы использовать как можно меньше ресурсов, дом в прямом смысле «автономный».

10. Curve Appeal © watg

Curve Appeal — это динамичный 3D-печатный дом, построенный из 3D-печатного пластика, панелей из углеродного волокна и стеклянных стен. Плавные формы и параметрический фасад придают этой структуре невероятно смелые образы по сравнению с другими домами, напечатанными на 3D-принтере в мире. WATG проектирует эту резиденцию площадью 1000 квадратных футов. Эта структура напечатана с использованием процесса произвольной формы Branch Tecnchology и является первой в своем роде. Динамичный изогнутый фасад эстетичен и разработан с учетом оптимальной структурной устойчивости. Застекленный фасад пропускает свет внутрь, делая пространство естественным. Более того, использование стекла в качестве фасада также создает ощущение прозрачности, объединяя внутреннее пространство с внешним. Вся структура известна своей чистой нулевой энергией.

Новаторские революционные методы строительства в сочетании с инновационными технологиями, такими как солнечная резьба и пассивные механические системы, делают Curve Appeal футуристической в ​​истинном смысле этого слова.

Узнайте о параметрических и вычислительных технологиях на онлайн-курсах PAACADEMY:

Компании, использующие 3D-печать для строительства домов вдвое дешевле недели или месяцы с традиционными строительными материалами.

/ Источник: TODAY

Автор Ронни Кениг в гораздо большем масштабе — дом вашей мечты.

Будущее жилищного строительства может быть направлено на революцию в области 3D-печати, когда технология будет использоваться для строительства домов в два раза быстрее и дешевле, чем при традиционном строительстве. Просто это может быть развивающийся рынок, который строители и покупатели просто не могут игнорировать.

Джейсон Баллард, соучредитель и генеральный директор ICON, компании, занимающейся строительными технологиями, которая использует 3D-печать для создания домов, рассказал Weekend TODAY, что выбор дома, который вы хотите, может быть таким же простым, как выбор дизайна и печать.

Посмотрите на 3D-принтер в действии: pic.twitter.com/TQkrV8BFWr

— СЕГОДНЯ (@TODAYshow) 1 мая 2021 г.
  • Смотрите СЕГОДНЯ Весь день! Получайте лучшие новости, информацию и вдохновение СЕГОДНЯ в течение всего дня.
  • Подпишитесь на рассылку новостей СЕГОДНЯ!

«3D-печать берет цифровой файл проекта дома и слой за слоем наносит материал для построения дома в трех измерениях, один слой за раз», — сказал Баллард Кэти Парк из NBC.

И в отличие от традиционных домов, на изготовление каркаса которых могут уйти недели или даже месяцы, стены и фундамент дома, напечатанного на 3D-принтере, могут быть готовы всего за два дня с помощью бригады из трех или четырех человек. Все эти факторы снижают стоимость производства дома, напечатанного на 3D-принтере, всего до 4000 долларов за единицу.

Дома, напечатанные на 3D-принтере, — это экономичный способ построить их с нуля. Затраты на производство одного напечатанного на 3D-принтере дома могут составлять всего 4000 долларов. СЕГОДНЯ

Такие компании, как ICON, создают дома с нуля, используя массивный принтер и специальную формулу бетона. Запатентованный бетон, используемый для изготовления домов, по своей природе устойчив, и эта экономичная, но прочная конструкция может помочь сделать дома по всей стране более доступными, что делает его основным претендентом на борьбу с бездомностью и последствиями изменения климата.

В домах, напечатанных на 3D-принтере, таких как созданные ICON, используется запатентованная формула бетона. СЕГОДНЯ

«Мой родной город неоднократно разрушался ураганами и тропическими штормами, — сказал Баллард. «Я провел Рождество в трейлере FEMA. Унция профилактики стоит фунта лечения», — добавил он, отметив, что городу требуется много денег и времени, чтобы попытаться оправиться от стихийных бедствий.

3D-печать может стать решением проблемы нехватки жилья и кризиса бездомных в стране. СЕГОДНЯ

ICON построила первое в стране сообщество 3D-домов в Остине, штат Техас, чтобы помочь местному бездомному населению.

Тим Ши был первым человеком, который въехал сюда.

"Я никогда не мог представить, откуда я родом, что когда-нибудь у меня будет это прекрасное место для жизни", - сказал он СЕГОДНЯ. «Я так благодарен».

Житель Остина Тим Ши благодарен за то, что живет в доме, напечатанном на 3D-принтере. СЕГОДНЯ

3D-дома начинают выходить на более широкий рынок.


Learn more