Топ-6 строительных принтеров для 3D-печати домов
WinSun, Китай
Первые десять домов компания «напечатала» в 2014 году. Каждый из них стоил немногим более £3000 (270 тыс. рублей). Постепенно технология была усовершенствована, и компания изготовила для выставки в промышленном парке в китайской провинции Цзянсу несколько разнотипных зданий, самое высокое из которых насчитывало пять этажей. Цена этих домов, начиналась от £100.000 (от 7 млн руб). Во время и после выставки компания получила несколько сотен заказов, в том числе от правительства Египта.
5-этажный дом, напечатанный принтером WinSun в Шанхае.
Apis Cor, США
В декабре 2016 года в Ступино Московской области был осуществлен совместный проект американского стартапа Apis Cor и шести российских компаний. С помощью разработанного компанией Apis Cor 3D-принтера был напечатан жилой дом. Российские компании взяли на себя его отделку и обустройство. Печать самонесущих стен, перегородок и ограждающих конструкций здания заняла 24 часа. После завершения печати принтер извлекли краном-манипулятором. Площадь здания составила 38 кв. м, оно напечатано с помощью аддитивной технологии, слой за слоем. Стоит упомянуть, что впервые в российской строительной практике дом печатался как единое целое, а не собирался из отпечатанных панелей.
Принтер по-конструкции миниатюрный башенный кран, он способен печатать находясь как снаружи, так и внутри здания.
Стоимость строительства отпечатанного дома «под ключ» составила 593 568 рублей, или примерно 16 тысяч рублей за квадратный метр. Если бы форма здания была прямоугольной, стоимость за метр снизилась бы до 13 тысяч рублей.
Инженером-разработчиком оборудования, CEO и основателем компании Apis Cor является уроженец России, Никита Дмитриевич Чен-Юн-Тай.
Преимущества 3Dпринтера Apis Cor:
Технические характеристики:
ProTo R 3Dp и RC 3Dp, CyBe Additive Industries, Нидерланды
В Нидерландах разработан 3D-принтер-манипулятор для строительства ProTo R 3Dp.
Разработчики утверждают, что с помощью R 3Dp трудозатраты и отходы на строительство могут быть уменьшены. Кроме того, затраченное на возведение постройки время будет снижено до 80% благодаря объединению проектирования, разработки и производства в единую систему.
Интерес представляет не столько сам строительный 3D-принтер, сколько используемый им для печати материал— бетонный раствор CyBe MORTAR, также разработанный CyBe Additive Industries в сотрудничестве со своим партнером. Состав бетонного раствора держится в секрете, но представители компании утверждают, что он отвердевает в течение нескольких минут. Данная особенность позволяет существенно ускорить процесс возведения стен. По словам разработчиков, при использовании данного бетона в атмосферу выбрасывается на 32% меньше углекислого газа, по сравнению с обычным бетоном, что делает материал более экологически чистым. Кроме того, бетон CyBe полностью подлежит вторичной переработке.
С помощью R 3Dp возможно создание опалубки, стен, полов и многого другого.
Технические характеристики:
Что включено в комплект:
В Нидерландах с использованием решения CyBe Construction планируют соорудить небольшой конференц-центр сложной формы площадью 90 кв. м. Печать должна завершиться в июле 2017 года.
Batiprint3D, Франция
Университет Нанта (University of Nantes) совместно с Nantes Digital Sciences Laboratory (LS2N) разрабатывает проект печати домов на 3D принтере, известный как Yhnova.
Для проекта будет использоваться разработанный университетом метод Batiprint3D – 3D печать «изнутри». Два слоя полиуретана распыляются послойно в качестве ограждающих конструкции, а затем между ними заливается бетон.
Получившаяся конструкция представляет собой инверсный вариант традиционной стены.
Проект Yhnova представляет собой строительство 5-комнатного социального жилья с дугообразными стенами и скругленными углами, спроектированного архитектурной фирмой TICA. По словам разработчиков, Batiprint3D сократит время строительства, улучшит теплоизоляцию и снизит эксплуатационные расходы на строительство. Здание полностью сертифицировано.
Строительство дома в Нанте начнется в сентябре 2017 года. В случае успеха появится новый способ создания доступного социального жилья, которое можно быстро возвести на месте.
Проект является частью программы исследований и разработок под руководством Bouygues Construction. Компания Bouygues Construction поддерживает этот проект, предоставляя экспертные знания и логистику.
DCP, MIT, США
Разработкой поделилась и команда исследователей из Массачусетского технологического института (MIT). Чтобы доказать, что их прототип мобильного 3D-принтера Digital Construction Platform (DCP) эффективно работает, команда построила с его помощью круглую стену высотой 3,6 метра и диаметром 15 метров.
Стена возведена из быстро затвердевающей монтажной пены за 13 часов.
DCP представляет собой большой гидравлический кран с на гусеничном ходу. Кран обладает четырьмя степенями свободы. На его конце находится однопальцевый манипулятор с шестью степенями свободы, который при необходимости может быть заменен на ряд различных инструментов, включая пенопластовые и термопластичные экструдеры, сварочный аппарат, водяной шланг или ковш. По словам разработчиков DCP может работать с бетоном, льдом, грунтом и пенополиуретаном.
Вместо того, чтобы полагаться на ископаемые виды топлива, 36750-ти килограммовая система работает на солнечных панелях и аккумуляторных батареях.
По мнению разработчиков, такое устройство делает DCP идеально подходящим для любых строительных проектов. Устройство работает в комбинации с некоторыми другими программами 3D-печати MIT, например, с программным обеспечением Foundry и с сохраняющими свою форму материалами. Разработчики утверждают, что для печати можно будет использовать также разнообразные биоматериалы — например, сено. Однако, DCP еще не готов работать на реальных строительных площадках. Команда хочет прежде оборудовать свою систему датчиками приближения, которые повысят безопасность пользования системой, предотвратив возможность столкновений гигантского движущегося манипулятора с людьми или какими-либо предметами на стройплощадке.
BetAbram P1, P2 и P3, Словения
Словенская компания BetAbram занимается разработкой 3D-принтеров для строительства с 2012 года. На данный момент модельный ряд продукции ограничен тремя моделями – P1, P2 и P3.
Представители компании утверждают, что принтер BetAbram P1 способен напечатать бетонное здание без опалубки площадью 144 кв. м.
Стоимость модели Р3 составит около €12000, в то время как модель Р1 будет продаваться по цене от €20000. Процесс производства одного принтера требует около двух месяцев.
Пример работы 3D-принтера Stroybot2 г-на Руденко
В ролике ниже Stroybot2 печатает макет дома на Филиппинах.
Екатеринбургский цементный завод в 2016 году приступил к печати двухэтажной реплики башни Винтерфелла из известного сериала «Игра престолов». Головка 3D-принтера закреплена на роботизированном манипуляторе. Принтер может печатать сооружения размерами 8 х 8 х 4 м. Не знаю, что сталось с этим проектом.
17 реальных зданий, напечатанных 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:
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.
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.
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.