3д печать в строительстве домов.
Строительные 3d принтеры это новое направление в сфере строительства зданий и сооружений.
Принципы работы основаны на послойном нанесении материала, например бетона, и формирования конструкций стен, крыши или перекрытий.
Материал, который используется для работы это обычный бетон, который возможно изготовить самостоятельно.
Программное обеспечение, с помощью которого создается 3д модель для работы широко распространено среди архитекторов и инженеров. Существует массам специализированного софта, за который даже не придется платить. Так например, для создания 3d модели, пригодной для работе с принтером можно использовать SketchUp от Google. Данная программа интуитивно понятна и позволяет начать работу с первых часов использования.
Порядок строительства с помощью 3d принтера следующий:
1. Создается проект с учетом строительных норм.
2. Создается 3д модель объекта.
3. Заливается фундамент традиционным способом.
4. Запускается в работу 3д принтер, который создает стены. В процессе применяется армирование, утепление и иные процессы, присущие традиционному методу строительства. Укладка арматуры, утеплителя или заливка полостей бетоном осуществляется в соответствии с проектом. Нет никаких отличий от традиционного метода.
5. Укладываются или заливаются перекрытия.
6. Отделка. Зависит от пожеланий. Стены после 3д печати получаются достаточно гладкими, чтобы просто оштукатурить их обычным способом и получить привычно ровные стены.
Прочность сооружения будет полностью зависеть от проектных решений. Какая марка бетона будет применяться, сколько и где будет уложено арматуры, какие формы конструкции будут возводиться. Все это влияет на прочность. Сам принтер не обеспечивает прочность, он выполняет то, что заложено в проекте.
В ходе испытаний было установлено, что бетонные конструкции, выполненные традиционным способом, имеют равные прочностные характеристики с конструкциями, напечатанными на 3д принтере. Поэтому стоит воспринимать 3д принтер как инструмент, а не как волшебную палочку. Аддитивные технологии призваны облегчить создание новых форм, удешевить и ускорить процесс, на ряду с такими инструментами как электродрель или бетоносмеситель.
Скорость определяется исходя из характеристик конкретной модели. Некоторые принтеры представленные в нашей компании способны укладывать стены со скоростью 2,5 куб. м в час, это около 25 кв. м однокамерной стены. Смесь застывает в стандартные сроки, также как если бы вы залили бетон из бетономешалки.
Цена строительства зависит от многих факторов, посчитать целесообразность возможно исходя из конкретного объекта. Поскольку в работе используются стандартные бетонные смеси, цена на материал такая же как и при обычной заливке, однако строительный 3д принтер позволяет создавать более рациональные конструкции и достигать результата с меньшими затратами материала, на этом можно экономить.
Обслуживающий персонал состоит из 2 человек. 1 оператор, который управляет принтером, 1 человек готовит смесь для работы. Есть 2 варианта подачи смеси, засыпка вручную в контейнер или установка станции подачи.
Основные преимущества строительной 3d печати перед традиционными методами строительства это ускорение процесса, снижение себестоимости и доступность новых дизайнерских форм.
При покупке строительного 3д принтера предоставляется возможность бесплатного обучения. Также мы предлагаем пусконаладочные работы в любой точке мира.
Для получения коммерческого предложения необходимы ваши реквизиты, контактные данные, указание на конкретную модель или обозначение задач, которые планируете решать с помощью оборудования.
Данное оборудование является первым в России строительным 3D принтером от компании «СпецАвиа». Производитель уже давно зарекомендовал себя как опытный и качественный производитель ЧПУ станков, но компания не стоит на месте и продолжает двигаться вперед выпуская инновационные 3D принтеры. Наши специалисты прошли курс обучения по настройке, сборке и пусконаладочным работам и получили сертификат от компании СпецАвиа.
Строительный 3D-принтер S-1160 — портальный строительный принтер большого формата. Достоинство данного оборудования - лёгкий конструктив, простое обслуживание и управление, понятная компоновка. Большой ресурс принтера — 60 000 часов - относит его к разряду профессионального оборудования. Принтер S-1160 — исключительно надёжное и ремонтопригодное оборудование.
КАЧЕСТВО ПЕЧАТИ:
Благодаря данному 3D принтеру вы без особого труда сможете создавать не только дома и крупногабаритные объекты, а также эксклюзивные ландшафтные изделия, такие как столы, скамейки, камины, беседки, детские домики. Одним словом теперь вы сможете создавать практически любые постройки и части уличного интерьера. Уникальные сооружения могут быть покрыты как деревом, так и любым отделочным материалом. При этом расход бетона составляет 0,08 - 0,12 м3 на 1 кв.м стены при 4-х слойной печати.
Стены можно заштукатурить и сделать гладкими или просто покрасить, сохранив видимость слоев для антуража.
Горизонтальное армирование делается во время печати, а вертикальное после, затем заливается бетонной смесью.
Размер печатаемого слоя составляет от 5 — 10 х 20 — 50 мм. Этого идеальная толщина и высота позволит не обвалиться и не просесть раствору. Также при засыхании материала вы можете не бояться за деформацию самого изделия.
Скорость позиционирования составляет 12 метров за 1 минуту, а точность позиционирования всего 2 мм. Благодаря таким высоким показателям печать вот таких изделий займет мало времени и позволит в кратчайшие временные промежутки печатать большие партии продукции.
Теперь у Вас появилась реальная возможность распечатать небольшой дом.
РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ:
Принтер S-1160 печатает стандартными составами на основе цемента серии 500. Можно применять смеси с минеральными добавками и фиброволокном. В инструкции по эксплуатации есть технологические регламенты на смеси, по которым приготовить необходимый бетон для печати не составит труда.
ДОСТУПНОСТЬ РАСХОДНЫХ МАТЕРИАЛОВ:
Цемент серии 500, который использует принтер, есть в доступе практически в любом строительном магазине. Это дает определенно большой плюс.
ОБЛАСТЬ ПЕЧАТИ:
Область построения составляет 11,5 х 11 х 2,7 м. Данных размеров вполне хватит для создания весьма габаритных изделий. Естественно вы можете создать и небольшой дом, который распечатаете по частям.
УПРАВЛЕНИЕ:
В качестве программного обеспечения 3D принтер использует ArtSoft Mach 3. В данном ПО вы сможете задать все необходимые параметры и настройки. Используя данный софт вы подберете все необходимые для Вас настройки и координаты.
ЦЕНА:
Цена на 3D Принтер S-1160 составляет от 3 900 000 рублей. Учитывая все его возможности, а так же высокое качество сборки, можно сказать, что принтер один из самых сбалансированных по критериям цена-качество!
ГАРАНТИЯ:
Гарантия от производителя 1 год. Бесплатное гарантийное обслуживание можно получить в сервисных центрах Москвы, Санкт-Петербурга и Ярославля. Все комплектующие промышленного производства и рассчитаны на загруженное профессиональное использование, что открывает новые возможности малому бизнесу в строительстве и смежных сферах деятельности.
ВНЕШНИЙ ВИД:
При комплектации принтера учитываются пожелания заказчика. Исполнение принтера может быть с креплением на стены, на стойках, либо комбинированное. Все без исключения принтеры проходят контрольную сборку на предприятии. Принтер в базе комплектуется моноблоком, шкафом управления, электроподъемниками 3 метра в высоту и дополнительной стрелой для быстрой печати. Возможно увеличение рабочего поля по высоте до 8 метров. В такой комплектации возможно применение принтера для работы непосредственно на фундаменте при строительстве зданий до 3 этажей. Оборудование поставляется в отлаженном состоянии, проверенным на работоспособность и дефекты. Специалисты компании производителя соберут и запустят оборудование у Вас, научат моделированию и управлению принтером.
В дополнительную комплектацию входит: растворная мешалка, мойка высокого давления, вводный кабель питания, вводный электрошкаф питания.
Строительные смеси для 3D печати:
Характеристики
Производитель — ООО «СПЕЦАВИА»
Страна-производитель — Россия
Оборудование сертифицировано на территории Таможенного Союза.
Регистрационный номер Декларации о соответствии ТС N RU Д- RU.AЛ92.В.17528
Код ТН ВЭД ТС 8479100000, Серийный выпуск.
Тип привода — Шаговые электродвигатели с цилиндрическими редукторами
Тип — Портальный строительный 3D - принтер большого формата серии S-
Продукция изготовлена в соответствии с ТУ 4833-001-21740072-2016
Назначение — Печать элементов зданий, зданий и сооружений на фундаментах до 140 м2 (200 и более кв.м.)* опция. Принтер предназначен для установки в цехе. Вариант для фундамента: КП — по запросу.
Рабочая скорость, м/мин — 12 /0,6
Рабочая зона, м — 11,5 х 11 х 2,7
Комплектация — Принтер, моноблок, шкаф управления, электроподъемники, паспорт, руководство по эксплуатации на русском языке, невозвратная транспортная упаковка, мойка высокого давления, станция подачи смеси, три дополнительных сопла.
Скорость позиционирования — 12 м/мин
Точность позиционирования — 2 мм
Потребляемая мощность, кВт — 7,5
Размер печатаемого слоя, мм (высота, ширина) — От 5 до 10 х от 20 до 50
Расход бетона, м3 на 1 кв.м стены при 4-х слойной печати — 0,12
Гарантия — 12 месяцев
Длина, мм — 12 000
Ширина, мм — 12 000
Высота, мм — 4 000
Вес, кг — 1800
Сегодня сложно сказать, кто первым додумался попробовать напечатать на 3D принтере жилой дом, но уже сейчас понятно, что в недалеком будущем технология трехмерной печати станет неотъемлемой частью строительного дела.
В начале двухтысячных годов сразу несколько независимых друг от друга групп ученых начали исследования в области применения технологии 3D печати в строительстве.
Инженеры из Китая, США, Великобритании и Нидерландов усердно трудились, не покладая рук. Вполне возможно, что через пару лет каждый желающий сможет купить 3d принтер для строительства домов на розничном рынке. Пока это всего лишь догадки.
Давайте остановимся подробнее на уже достигнутых результатах.
Дом на 3d принтере – миф или реальность?
Группе инженеров британского Университета Лафборо, работающих под руководством доктора Сунгву Лима, удалось создать уникальный цементный состав, позволяющий печатать изделия любых форм: выпуклые, краеугольные, изогнутые, кубические.
Исследователи отказались от применения технологии лазерного спекания и цифровой обработки светом. Вместо этого они вернулись к истокам 3D печати в лице несколько видоизмененной технологии послойного наплавления.
Усовершенствованная цементная формула укладывается методом экструдирования, что позволяет значительно упростить строительные работы, так как исключается необходимость в опалубке. Готовые бетонные фигуры легко поддаются корректировке и отделочным работам.
Эксперименты британских инженеров не прошли бесследно. Их идея вызвала живой интерес ученых из Южно-Калифорнийского университета. Они предложили использовать огромные машины для 3D-печати непосредственно на строительных площадках.
На данный момент в патентное бюро США был направлен проект под названием Contour Crafting, на основе которого планируется собрать огромный принтер, который сможет печатать дома в сборе: не только несущие стены, но и проводку вместе с сантехникой.
Компании, опередившие время
В шанхайской компании Shanghai WinSun Decoration Design Engineering Co не стали дожидаться, пока американские конструкторы соберут футуристическую машину. Вместо этого предприимчивые инженеры собрали собственный 3D-принтер WinSun, поразивший мировую общественность в первую очередь своими размерами.
Аппарат 150 метров длиной и 10 метров шириной способен всего за несколько часов напечатать здание высотой до 6 метров. 3d строительный принтер WinSun в качестве «чернил» использует цемент, усиленный стекловолокном.
Компания уже применила свое изобретение на практике. Пока речь идет про недорогое, несложное одноэтажное жилье, однако в Shanghai WinSun переполнены энтузиазмом. Тестовые образцы обошлись предприятию на 50% дешевле, чем при использовании классических методов строительства.
Справедливости ради, стоит заметить, что опытные образцы домов, несущие стены которых напечатаны с помощью принтера, появились не только в Шанхае. В США активно развивается частный проект по строительству жилых конструкций. Руководит ним молодой и амбиционный инженер Андрей Руденко.
В отличие от остальных, Андрей планирует создать принтер, который сможет печатать дома не только на подготовленной строительной площадке, но и на холмистой местности. Автор проекта уже добился значительных результатов в своих начинаниях, о чем свидетельствует данное видео:
Пока работа над основным проектом находится в самом разгаре, Руденко решил продемонстрировать общественности, на что способен принтер, собранный по его технологии.
В результате в Миннесоте появился небольшой импровизированный замок, доказывающий, что идеи Андрея имеют право на реализацию:
Дом, напечатанный на 3d принтере по доступной цене
Словенская компания BetAbram занялась серийным производством строительных принтеров. На данный момент модельный ряд продукции словенского производителя ограничен тремя моделям – P1, P2 и P3.
Стоимость бюджетной модели составит «всего» 12000 евро, в то время как флагманы линейки будут продаваться по цене от 20000 евро. Учитывая, что аппарат может печатать несущие конструкции, его стоимость полностью себя оправдывает. Но что более важно, окупает себя с лихвой.
В компании утверждают, что принтер BetAbram P1 способен напечатать бетонное здание без опалубки объемом 144 квадратных метра. Примечательно, что высота аппарата составляет чуть больше двух метров.
Специальная платформа, водруженная на регулируемые по высоте рельсы, оперативно поднимает экструдер по оси Z, в то время как размеры осей X и Y ограничены (например, для принтера P3 16 х 9 метров).
А как же насчет внутренних стен? Все, описанные выше технологии и изобретения ориентированы на строительство внешних конструкций. Но на рынке трехмерной печати нашлись компании, которые всерьез задумались над обустройством жилого пространства изнутри.
К примеру, Emerging Objects изобрели соляной полимер для печати межкомнатных перегородок, изящно зондирующих помещение. Соединив воедино строительный клей и соль, добытую в пруду Редвуд-сити, изобретатели получили недорогой, легкий, водостойкий, полупрозрачный материал.
Первым проектом Emerging Objects стал 3D-печатный дом под кодовым названием 1.0. Стены в комнатах целиком и полностью печатаются из новоизобретенного материала Saltygloo. В результате получается очень красивый, изящный и достаточно прочный дом, который станет украшением любой курортной зоны.
Рональд Раэль решил не останавливаться на достигнутом. Недавно функционер, возглавляющий Emerging Objects, сообщил, что планирует возвести дом из современных 3D-печатных материалов.
Внутренние стены, как уже говорилось, будут сделаны из Saltygloo, а наружные напечатают из Picoroco – запатентованных чернил, являющих собой цементный полимер. Стоит отметить, что все строительные элементы печатаются на промышленном оборудовании.
3d принтер и строительство домов, как взаимодополняющие элементы.
В Нидерландах решили пойти немного другим путем. Исследователи, представляющие лабораторию Sabin Design при Корнельском университете, решили, что современная промышленность не готова к печати домов целиком. Вместо этого они сосредоточили свои усилия на печати керамических кирпичей.
Ученые решили обойти традиционные трудоемкие методы строительных работ, заменив шлакоблоки, цементный раствор и физический труд с помощью изделия под названием PolyBricks.
Специалисты из Sabin Design решили отказаться от традиционных клеящих составов. Кирпичи Polybrick создавались с учетом классических столярных технологий, применяющихся строителями для скрепления между собой деревянных изделий. Другими словами, кирпичные блоки проектируются таким образом, чтобы сила тяжести соединяла между собой все детали конструкции.
Для изготовления несущих блоков использовался современный порошковый 3D-принтер ZCorp 510, который полностью оправдал свою функциональность и продемонстрировал высокое качество печати.
В итоге
Армия – двигатель современного прогресса. По крайней мере, так считают многие уважаемые ученые. Как известно, большинство уникальных технологий, которые появились в нашей жизни, были подарены «гражданским» предприятиями оборонной промышленности.
3D строительство – это тот редкий случай, когда предприятия оборонной промышленности заинтересовались исконно гражданскими разработками для военных целей.
ВМС США всерьез заинтересовались методами печати бетоном. Национальный научный фонд США при поддержке оборонных ведомств решили финансировать разработки компании Contour Crafting.
Это означает лишь одно – 3D печать в строительстве определенно нашла свое место и вполне возможно, очень скоро, строительство станет частью технологии трехмерной печати, а не наоборот!
Связь строительной отрасли с компьютерными технологиями формируется годами и в наши дни польза от нее очевидна для специалистов разных направлений. Главным образом используются средства виртуального моделирования, позволяющие с высокой точностью разрабатывать архитектурные и дизайнерские проекты. Но этим не ограничивается потенциал новых технологий. Не так давно началась популяризация принтеров с трехмерной печатью, которые работают на основе тех же проектных решений с виртуальными компонентами. Продолжением концепции стал строительный 3D-принтер. В России данную идею осваивает Андрей Руденко, предлагая быстрый способ возведения стен и некоторых инженерных конструкций. Также подобные технологии развиваются в Китае, Голландии и США.
Общий технологический процесс
В целом процесс повторяет традиционное строительство. Работы также начинаются с разработки общей концепции здания, составления проектного решения и подбора материалов. Начальные этапы строительства могут предусматривать также использование компьютерного моделирования - в любом случае непосредственные монтажные мероприятия будут задействовать мощности вычислительных машин.
Далее формируется бетонная смесь, на основе которой будут выкладываться стены. Собственно, первые модели строительных принтеров могли выполнять лишь односложные задачи по укладке стеновых конструкций. В современных аппаратах предусматривается не только возможность устраивать различные по конфигурации сооружения, но также дополнять этапы строительства изоляционными и облицовочными работами. Конечно, о сооружении полноценных завершенных объектов речь пока не идет, однако, производители оборудования стремятся к идее строительства, не предполагающего постобработку.
Техника строительства
В технологическом плане данный метод схож с работой обычных принтеров для трехмерной печати. Только в традиционном варианте предполагается формирование небольших по размеру предметов из специальных масс на основе пластиков и полимеров. В случае со строительными аппаратами есть два принципиальных отличия. Во-первых, это размеры принтера. В зависимости от версии и особенностей технологического процесса он может соответствовать по габаритам и автокрану, и небольшому грузовику. Во-вторых, строительный 3Д-принтер использует в качестве рабочей массы бетонный раствор. Подача смеси осуществляется также через специальный экструдер, работающий в автоматическом режиме.
Высокая точность выполнения операций, к слову, определяется как раз четким позиционированием головки принтера. Таким образом, можно осуществлять укладку фундамента, стен, перекрытий, лестничных и других конструкций. В зависимости от модели принтера могут выполняться мелкие проемы, инженерные отверстия и коммуникационные ниши. В отдельных случаях строительный 3Д-принтер позволяет формировать специальные отверстия для дальнейшего внедрения арматурных стержней.
Особенности китайского 3Д-строительства
Китайские разработчики являются первопроходцами в этом направлении строительства. Они создали технологию, согласно которой можно за сутки возвести дом. Другое дело, что строение будет бюджетным и с присущими данной категории недостатками дешевого жилья. В качестве основы для строительной массы в данном случае используется не только бетонная смесь, но и экологически чистые промышленные отходы. Такое решение обусловлено стремлением к удешевлению процесса.
Кроме того, по китайской технологии предусматривает включение в основной состав массы стекловолокна. Это значительно повышает качество результата, поскольку облегченная композитная арматура не только выигрывает у традиционного металла по ряду прочностных показателей и массе, но и упрощает процесс монтажа. Причем в случае с принтером используется измельченное стекловолокно в самой массе, что избавляет конструкцию от недостатков, возникающих при внедрении металлической арматуры в готовые проемы.
Голландская технология
Голландские инженеры осваивают несколько другие направлений продвижения концепции строительного принтера. Они ориентируются не на укладку смесей как таковую, а на изготовление стройматериалов и конструкций. Довольно успешным стало производство керамического кирпича, который выпускается через экструдер из массы шлакоблока.
Низкая стоимость сырья и минимальные затраты на само изготовление материала делает эту технологию финансово оправданной. Но и процесс сооружения домов не остался без внимания. Дело в том, что 3D-принтер для строительства домов выпускает блоки с конической формой, которая избавляет рабочих от необходимости использовать связующие смеси. Также некоторые компании осваивают каркасное возведение зданий. В этом случае принтер печатает полноценные монтажные панели, из которых в дальнейшем формируются домкомплекты.
Серийное производство принтеров
Пока создатели строительных принтеров не решаются на полноценное представление своей продукции на рынке.
Хотя попытки такие, безусловно, есть. Достаточно отметить модель BetAbram и отечественные разработки предприятия «СпецАвиа». При этом аппараты, доступные широкому кругу потребителей, можно разделить на два класса. Это крупногабаритный строительный 3Д-принтер, который практически не имеет ограничений по сооружению типовых зданий с точки зрения размеров, а также небольшие устройства, входящие в рельсовые комплексы. Второй вариант более доступен в плане финансов и позволяет изменять конструкцию в зависимости от требований к строительным задачам.
Дополнительный опционал
Процесс строительства в классическом понимании предусматривает выполнение множества операций. Это не только укладка стен, установка перегородок и монтаж конструкции под кровлю, но и облицовочные работы, и обустройство проемов. Почти во всех современных версиях 3D принтер для строительства домов позволяет осуществлять укладку бетонной смеси. Однако для других операций производители предусматривают вспомогательные устройства. Например, для монтажных мероприятий на той же крыше предлагается гидроподъемник, а в осуществлении отделочных работ можно использовать мойку высокого давления.
Предусматривается в некоторых версиях и улучшение базовых возможностей оборудования. К примеру, растворная мешалка избавляет пользователя от самостоятельного приготовления бетонной смеси. На ней можно создать оптимальную массу с характеристиками, которые предусматривает технология. Строительство домов с помощью принтера также требует специального энергообеспечения. Для организации этой части разработчики предлагают вводную проводку и электрошкафы питания.
Преимущества строительных принтеров
Строительство по новой технологии целесообразно использовать лишь в некоторых направлениях. В частности, отмечается высокое качество при укладке монолитных конструкций. Создание фундаментной основы, к примеру, заметно превосходит по скорости и эксплуатационным свойствам традиционные техники. Отдельные разработки касаются именно замены вибропрессования бетонной массы, так как автоматизация строительства в виде точного послойного формирования стяжки исключает образование воздушных пустот. По большому счету, такие принтеры повышают скорость процесса и оптимизируют чем и привлекают крупные компании.
Недостатки строительных принтеров
Даже в современных исполнениях строительное печатающее оборудование не способно обеспечивать полный цикл монтажных и ремонтных операций. Несмотря на желание производителей и технологов приближать реальность исключения необходимости постстроительства, эта идея пока еще очень далека. Кроме того, практика показывает, что и в нынешнем виде технология (строительство домов путем 3Д-печати) проигрывает квалифицированному ручному труду. Выполнение стяжки не менее качественно производит опытная бригада строителей. Относится это и к традиционной кладке стен. Впрочем, по скорости выполнения операций и точности все же выигрывает принтер.
Вопрос цены
Одним из главных факторов, который сдерживает распространение такой техники, является стоимость. И все же в специализированных областях наблюдается немалый спрос на строительный 3Д-принтер. Цена серийного оборудования начального уровня составляет порядка 700-800 тыс. руб. За эту сумму можно рассчитывать на ограниченный функционал, которого, тем не менее, хватит на качественное выполнение бетонных покрытий, создание стен и фундаментов. Сложные технологические операции подобные устройства не потянут.
Агрегаты, которые способны возводить полностью каркасную основу домов пользуются большим распространением, но и стоят недешево. Как правило, это массивный строительный 3Д-принтер, цена которого составляет в среднем 2-3 млн. При этом надо учитывать, что и материалы в виде рабочих смесей потребуются специальные - тоже по немаленьким ценам.
Заключение
При всех недостатках специалисты отмечают перспективность данного направления строительных технологий. На этом этапе еще рано говорить об экономической целесообразности внедрения подобных разработок на рынок с расчетом на коммерческий успех. И дело не только в том, что строительный 3Д-принтер дорого стоит, и свои лучшие качества проявляет лишь в отдельных работах. Как правило, возможности такого оборудования оказываются неконкурентными при сравнении с традиционной ручной силой. Единственное очевидное преимущество, оправдывающее использование такой техники, заключается в высокой скорости строительства. Но, опять же, эта сфера развивается всего несколько лет, и не исключено, что уже в скором будущем разработчики сделают новый шаг в продвижении строительной печати.