3D печать – новое направление в строительной отрасли

23.01.2023

Технология печати объемных изделий на основе цифровых моделей появилась еще в начале 80-х годов прошлого века. За последние несколько десятков лет аддитивная печать значительно усовершенствовалась и сегодня применяется во всех областях жизнедеятельности человека, в том числе в строительстве. С помощью 3D принтеров строительные конструкции создаются непосредственно на стройплощадке, а также отдельные конструктивные элементы выпускаются на заводе, а затем собираются на объекте строительства.

Впервые строительные объекты, созданные с помощью 3D-принтера, появились в 2014 году. Это были малые архитектурные формы (скамейки, скульптуры, заборы), но для строительства домов технология нуждалась в совершенствовании. Прошло несколько лет и в 2016 году появилось первое полностью печатное здание – «Офис будущего» в Дубае. Перспективность данного направления отметили специалисты, как с точки зрения сроков строительства, так и финансовых затрат, но массового внедрения технологии не произошло.

Несмотря на множество инновационных разработок в сфере строительства – это по-прежнему самая консервативная отрасль экономики. Как и много лет назад в строительстве превалирует ручной труд, а уровень автоматизации небольшой.

Все изменилось с приходом пандемии, когда строительная отрасль (как и другие отрасли экономики) находились в глубоком кризисе. Снижение объемов строительства, повышение цен на строительные материалы и увеличение стоимости рабочей силы потребовало новых подходов для увеличения эффективности производства.

Сегодня стало понятно, что строительство с помощью 3D печати быстрее, выгоднее, экологичнее. Это привело к увеличению финансовых вложений в данное направление.
Специалисты по анализу рынка строительной печати прогнозируют в течение ближайших 5 лет увеличение объемов строительства на 99% в странах Западной Европы и Северной Америки.

Что такое строительный принтер?

Строительный 3D принтер – это модифицированный вариант классического FDM/FFF принтера, в котором вместо пластика используется жидкая бетонная смесь. В соответствии с трехмерной моделью слои материала укладываются послойно один поверх другого, создавая сложную конструкцию.

Строительные принтеры выпускаются в нескольких модификациях:

  • Портальные с вылётной стрелой. Агрегат состоит из рамы, трех порталов и печатающей головки. Оборудование используется для печати здания целиком или по частям.
  • Delta-принтеры. С их помощью можно не только воспроизводить трехмерные модели, но и создавать более сложные объекты. Для свободного перемещения головка для печати с помощью рычагов крепится к вертикальным направляющим.
  • Принтер с рукой-роботом через которую подается бетонная смесь. Он представляет собой конструкцию похожую на промышленный манипулятор, который оснащен экструдером и управляется компьютерной программой.

Преимущества 3D домов

С помощью строительных принтеров создаются только стены, а остальное наполнение здания – фундамент, окна, двери и кровля по-прежнему возводятся традиционным способом.

  • Стены строятся по технологии несъемной опалубки, что значительно экономит время строительства и количество используемой бетонной смеси.
  • Внутри стеновой конструкции можно поместить любой теплоизоляционный материал.
  • Общий весь постройки небольшой, поэтому массивный фундамент не требуется.
  • На строительной площадке значительно меньше строительного мусора.
  • Печатные стены можно армировать, а внутри прокладывать инженерные коммуникации.
  • Строительная печать позволяет построить здание самой необычной формы и дизайна, минимизирует человеческие ошибки при строительстве и повышает его безопасность.

Использование строительных принтеров сокращает выбросы СО2, что снижает вред для экологии. А в случае использования биобетона, активные разработки которого ведутся в настоящее время, печатные стены станут полностью экологичными.

Если строительство зданий с помощью 3D принтеров еще не стало широко распространённой практикой в мире, то печать стеновых панелей или объемных конструкций в заводских условиях активно ведется уже сейчас.

Специалисты подсчитали, что строительные принтеры дают 30% экономию при возведении стен и на 10% снижают общий бюджет строительства. А если учесть экологичность и быстрые сроки строительства, то преимущества строительных принтеров очевидны.

Недостатки использования строительных принтеров

Несмотря на множество достоинств, у технологии есть некоторые недостатки. Прежде всего, это слоистый вид печатных стен. Проблема решается с помощью отделки. Стены можно отштукатурить и покрасить или отделать облицовочным материалом. В некоторых случаях, этот недостаток можно превратить в стильный элемент декора. Для придания стенам абсолютной гладкости их можно отшлифовать, но это потребует много времени и трудозатрат.

Другим недостатком является температурный режим при производстве и строительстве. Работать со строительными принтерами можно при температуре 5-30˚C. Если в условиях производственного цеха это легко можно сделать, то на строительной площадке обеспечить оптимальную температуру в зимний период будет непросто.

Безусловно, за строительными принтерами – будущее. Но есть ряд ограничений для их использования. Принципы проектирования, строительные нормы и стандарты еще нуждаются в доработке. Также требуются квалифицированные специалисты как для создания проектов 3D домов, так и для производства строительных работ. Учитывая остроту жилищной проблемы в мире и значительные цены на недвижимость, технология, снижающая затраты на строительство, будет востребована.

3D печать – новое направление в строительной отрасли-photo-1 3D печать – новое направление в строительной отрасли-photo-2