Строим дом с помощью 3D-принтера: обзор компаний и перспективы
Строительная 3D-печать – одно из самых неоднозначных, но быстроразвивающихся направлений в области аддитивных технологий. В создании 3D-принтеров для укладки строительных смесей соревнуются инженеры со всего мира, а проекты варьируются от неказистых, возведенных на скорую руку сарайчиков до многоэтажных домов.
Сегодня мы отдадим дань наиболее известным именам в области аддитивных строительных технологий и попытаемся разобраться что же такое строительная 3D-печать, как она применяется, и чего стоит ожидать в будущем.Contour Crafting
Одним из основателей современных технологий строительной 3D-печати считается профессор Берох Хошневис. Уроженец Ирана, Берох переехал в США и в настоящее время входит в деканат Университета Южной Калифорнии (USC), а также тесно сотрудничает с NASA. Профессору Кошневису принадлежит авторство технологии Contour Crafting, так или иначе послужившей основой для альтернативных разработок: строительная смесь наносится с помощью экструдера, установленного на подвижной портальной конструкции.
Полноценная версия технологии предусматривает полностью автоматизированный процесс, включая установку арматуры и коммуникаций во время печати с помощью роботов-манипуляторов. Работы над технологией ведутся с 1995 года, однако практических результатов мало, либо же они держатся в секрете. Дело в том, что одним из спонсоров исследований выступают ВМС США, заинтересованные в технологии автоматизированного строительства военных баз. С 2010 года наработками команды заинтересовалась и NASA, нуждающаяся в подходящей методике строительства лунных и марсианских колоний. 
Один из наиболее необычных вариантов строительной 3D-печати, разработанный итальянским инженером Энрико Дини. В отличие от конкурентных установок, 3D-принтер D-Shape не использует позиционируемый по трем осям экструдер, а полагается на целый массив из 300 сопел, закрепленный на подвижной платформе.
Рабочая площадь в текущей версии составляет 6х6 метров. Технология скорее напоминает струйную печать, а массив используется для нанесения связующего агента на слои песка. Первая модель принтера, запатентованная в 2006 году, печатала эпоксидными смолами, но такой подход вызвал немало технических трудностей и был оставлен. Новая версия, запатентованная в 2008 году, использует в качестве байндеров оксиды металлов и хлорид магния. 
Андрей Руденко по праву занимает место одного из первопроходцев строительной 3D-печати. Талантливый инженер, переехавший в Миннесоту, впервые привлек внимание проектом миниатюрного сказочного замка, изготовленного с помощью 3D-принтера собственной конструкции под названием «СтройБот».
Путь разработчика оказался тернистым, причем главные проблемы заключаются не в технологии, а вездесущей бюрократии. Столкнувшись с красной лентой в США и не питая особых иллюзий насчет российского рынка, Андрей нашел поддержку в лице Льюиса Якича – калифорнийского предпринимателя и владельца филиппинской гостиницы Lewis Grand Hotel.
В качестве расходного материала был использован геополимерный бетон из вулканического пепла. Проект уникален еще и тем, что гостиничное крыло стало первым в мире эксплуатируемым 3D-печатным объектом. Подробнее о наработках Андрея Руденко можно узнать в личном блоге изобретателя на 3Dtoday.Компании «Спецавиа» повезло на российском рынке в значительно большей степени. Уже несколько лет ярославское предприятие, изначально специализировавшееся на производстве ЧПУ-станков для металлообрабатывающей отрасли, конструирует строительные 3D-принтеры. На сегодняшний день ассортимент компании состоит из как минимум семи вариантов разных размеров.
Самым известным проектом с применением 3D-принтера «Спецавиа» стало возведение необычной сторожки на территории Екатеринбургского цементного завода: директор предприятия Ринат Брылин, увлекающийся 3D-печатью со студенческих лет, решил поселить охрану завода в реплике башни замка Винтерфелл из популярного телесериала «Игра Престолов». Возведение необычной постройки, напечатанной с помощью 3D-принтера S-6044 Long, завершилось в ноябре прошлого года. Сотрудничество Брылина и Спецавиа носит взаимовыгодный характер, ибо имея на руках 3D-принтер сотрудники завода могут испытывать специальные строительные смеси в деле «не отходя от кассы».
Есть у Спецавиа и интересный, многообещающий конкурент в лице иркутской компании Apis Cor. Если 3D-принтеры Спецавиа, как и большинства конкурентов, используют портальную схему, то разработка Apis Cor основана на использовании телескопического манипулятора на поворотной платформе. Другими словами, принтер возводит стены вокруг себя, а по завершении строительства переносится на другое место с помощью крана. В дизайне изначально предусмотрена высокая мобильность: компактная установка весом в шесть тонн легко умещается в грузовик.
Первой полноценной демонстрацией возможностей необычного 3D-принтера стало строительство опытного здания в Ступино, завершившееся месяц назад. Необычная округлая форма домика площадью 37 кв. метров наглядно демонстрирует архитектурную гибкость строительной 3D-печати. На возведение стен ушло менее суток, но на полное затвердевание потребовалось еще около месяца. Отметим, что проект осуществлялся в не самых благоприятных погодных условиях, ввиду чего объект пришлось возводить под тентом.
И наконец, самая известное отраслевое предприятие – китайская компания WinSun. В 2014 году шанхайское предприятие прославилось на весь мир возведением десяти 3D-печатных зданий всего за одни сутки. На деле все оказалось немого скромнее: небольшие «коробочки» были напечатаны блок за блоком в цехе, а затем собраны на строительной площадки без арматуры или коммуникаций, но с остеклением. Тем не менее, начало было положено. Менее чем через год китайские строители отличились уже самым масштабным проектом на текущий день, а точнее сразу двумя – 3D-печатной пятиэтажкой и симпатичным особняком площадью 1100 кв. метров.
Старания компании не прошли незамеченными: к 2016 году представители WinSun вели переговоры с властями Ирака и Саудовской Аравии по огромным контрактам. Ираку требуется построить около десяти тысяч домов взамен разрушенных в ходе войны, а саудиты заинтересовались печатью сразу полутора миллионов зданий для решения растущего жилищного кризиса. О твердых контрактах пока ничего не известно, но время от времени компания напоминает о себе, например постройкой первого 3D-печатного офисного здания в Дубае.
«Офис будущего» был построен всего за 17 дней, включая проводку коммуникаций, отделку и обустройство. Возведением здания площадью 250 кв. метров занималась бригада из восемнадцати человек, причем за принтером присматривал лишь один оператор. После завершения строительства в здании разместился офис фонда «Дубай будущего». 3D-принтер WinSun – это портальная конструкция с габаритами 36х12х6 метров, а в качестве расходных материалов используются строительные смеси с наполнителями из переработанных отходов, вероятнее всего стеклопластика.Перспективы строительной 3D-печатиТак каким потенциалом обладают строительные аддитивные технологии? Необходимо понимать, что это не панацея, не замена традиционным строительным технологиям, а полезное дополнение. Практическая польза от строительной 3D-печати пока что сводится к изготовлению различных декоративных элементов и несъемной опалубки сложных форм: если архитектурные проекты WinSun не отличаются особой оригинальностью, то демонстрационная постройка Apis Cor в Ступино, спиральные колонны Руденко и 3D-печатные церковные купола Спецавиа наглядно демонстрируют свободу дизайна.
Вопрос с армированием и утеплением решается достаточно просто: по мере печати слоев укладывается горизонтальная арматура, после застывания 3D-печатной опалубки устанавливаются коммуникации, а внутренний объем заполняется дополнительной арматурой, утеплителем и заливается бетоном в соответствии с проектом. Внешняя же поверхность стен шлифуется и/или оштукатуривается. Как результат, достигается существенная экономия на съемной опалубке и, что самое главное, рабочей силе. Последний момент может оказать ключевое влияние на темпы развития строительной 3D-печати в разных регионах мира, ибо привлекательность подобной автоматизации прямо пропорциональна дороговизне рабочей силы.
Полностью автоматизированных технологий аддитивного строительства еще не существует, если не считать теоретических наработок Contour Crafting: заливать фундамент и устанавливать арматуру, коммуникации и перекрытия пока приходится вручную. С другой стороны, ничто не мешает переложить и эти задачи на плечи роботов. Так, инженеры из Швейцарской высшей технической школы Цюриха уже продемонстрировали робота-сварщика, способного создавать арматуру самых разных форм, голландская компания MX3D работает над проектом цельнометаллического 3D-печатного моста в Амстердаме, а австралийская компания Fastbrick Robotics проектирует роботов-укладчиков кирпичей. 
3D-печатных небоскребов ждать пока не стоит. В ближайшие годы строительные аддитивные технологии будут использоваться в основном для изготовления декоративных элементов и относительно небольших дизайнерских объектов. Масштаб применения будет напрямую зависеть от стоимости материалов, рабочей силы и даже географического расположения. Например, метод спекания песка с помощью сфокусированного солнечного света вполне может оказаться привлекательным для строительства в пустынных регионах, благо что сырье валяется прямо под ногами, а источник энергии висит над головой. Эта технология, впервые опробованная польским инженером Маркусом Кайзером и получившая в отечественных кулуарах название «гелиолитография», даже рассматривается НПО имени С.А. Лавочкина в качестве технологии строительства лунных баз из реголита. 
Руководитель проекта 3Dtoday Сергей Пушкин и генеральный директор девелоперской компании Capital Group Михаил Хвесько обсудили настоящее и будущее строительных технологий 3D-печати в программе «Новая Экономика» с Кириллом Токаревым на телеканале РБК.Запись передачи можно посмотреть по этой ссылке.
В России напечатали первый жилой дом из бетона за 594 000 руб / Habr
Более 70 лет назад в США создали первую машину для быстрой (24 часа) заливки домов из бетона, которую спроектировал инженерный гений Роберт Гилмор ЛеТорно. Вот видео от 1946 года. Вообще, этой идее Томаса Эдисона более 100 лет (патент). За десятилетия технология печати из бетона изменилась, начали применять полноценную 3D-печать по индивидуальным проектам. Сейчас такие домики выглядят гораздо симпатичнее. Например, в феврале 2017 года жилой дом отпечатали в подмосковном Ступино на строительном принтере Apis Cor. Это первый дом в РФ, отпечатанный целиком, а не собранный из отпечатанных панелей.
Площадь здания 38 м². Общая стоимость строительства «под ключ», включая фундамент, стены, перекрытия, кровлю, электропроводку, двери и окна, наружную и внутреннюю отделку, составила 593 568,19 руб (подробная смета), но это без стоимости работ некоторых специалистов.
Принтер вполне мобильный. Погрузчик привозит его в кузове — и устанавливает на подготовленный фундамент в месте строительства.
Принтер подключается шлангом к большой бетономешалке, то есть автоматической системе замешивания и подачи смеси. Выглядит это примерно так.
Затем начинаются работы. Все работы по строительству дома заняли в Ступино примерно два месяца. Проект начали в декабре 2016 года, закончили в феврале 2017 года. Рекламируемые 24 часа — это лишь чистое машинное время работы принтера Apis Cor. Его включали на разных этапах для печати самонесущих стен, перегородок и ограждающих конструкций здания.
У устройства интересная конструкция. Он располагается на подвижном кронштейне в центре и печатает вокруг себя, постепенно поднимаясь. После завершения печати стеновых конструкций его извлекают краном — и он продолжает трудиться снаружи.
Сам прибор в процессе потребляет 8 кВт, так что нужно обеспечить его электричеством на время строительных работ.
Стоимость печати домика из бетона заметно дешевле возведения обычной «коробки» из блоков.
Вдобавок, у таких домов масса дополнительных преимуществ, что делает их действительно уникальными.
1. Практически произвольная форма стен. Закруглённые стены с любыми углами. Здесь идеальная точность строительства, пьяный каменщик точно не запорет вам проект. Принтер имеет встроенную систему автоматического выравнивания по горизонту и систему стабилизации.
2. Стены сразу после обработки готовы под покраску декоративной штукатуркой. Вы можете сами пройтись валиком за один день и покрасить дом в произвольные цвета, а затем перекрасить под настроение в любой момент. Не требуется оштукатуривание с уровнем и маячками. Налицо дополнительное удешевление отделочных работ. Это касается как внутренней, так и внешней отделки.
3. Форму стен, размер и расположение окон вы можете идеально запланировать с учётом окружающего пейзажа и освещённости. Кстати, есть предположение, что стены с одной стороны можно сделать чуть под наклоном, чтобы дополнительно увеличить освещённость. Впрочем, дизайнерская фантазия ограничивается доступными формами стеклопакетов, ведь здесь не обойдёшься обычными стёклами, нужно ставить двойные стеклопакеты, чтобы не замёрзнуть зимой.
Из недостатков, которые приходят на ум, можно упомянуть плоскую крышу.
Понятно, что разработчик гарантирует: кровля эффективно выдерживает высокие снеговые и эксплуатационные нагрузки. Но кажется, что на такой крыше может скапливаться стоячая вода со всеми вытекающими (точнее, не вытекающими последствиями). Чтобы такого не происходило, на кровле применяется специальная клиновидная теплоизоляция PIR Slope — готовый конструктор для создания нужных уклонов и контр-уклонов. Говорят, что осадки будут эффективно отводиться с поверхности кровли, но всё равно как-то необычно.
Как будет работать теплоизоляция между внутренней и внешней стенами — тоже интересно проверить. Сейчас застройщик экспериментирует с двумя спообами утепления: из засыпной крошки Logicpir на одной части дома (теплопроводнойсть 0,022 ВТ/м*К) и заливного полиуретанового состава на другой (0.023-0,025 ВТ/м*К). Утепление велось одновременно с печатью конструкций, что значительно увеличило сроки строительства.
Ну и маленькие размеры дома не каждому понравятся — всё-таки не каждый готов жить в однокомнатной квартире, маленькой студии. Хотя и такой вариант на 38 м² вполне сойдёт для жизни одинокому человеку. К тому же, как упоминалось, технология позволяет строить дома и большего размера.
Да, и для круглого дома телевизор придётся покупать вогнутый, если вы хотите играть в компьютерные игры на большом экране.
По этой технологии можно печатать и трёхэтажные дома, но они обойдутся гораздо дороже, чем $10 тыс.
Из других недостатков — ограничения по датам строительства. Применение бетонной смеси, используемой в качестве «чернил» возможно только при температуре от 5˚С выше нуля. Так что если не хотите ставить тент с обогревателем — то стройка зимой невозможна. В будущем обещают, что принтер научится работать с геополимерным бетоном из природных компонентов — таким материалом можно печатать при более низких температурах. К тому же он превосходит обычный бетон по другим параметрам.
В конце концов, в доме точно нет места для установки котла или другой системы отопления. Вероятно, единственный вариант для жизни зимой — электрообогреватель.
Смета первого дома вышла в районе $10 000, хотя в смете учтены работы не всех специалистов. В смете есть монтаж оконных и дверных блоков, отделка стен, окраска фасада, устройство водоотвода, устройство гидроизоляции, устройство теплоизоляции, но остальные работы никак не учтены. Вероятно, с этими работами дом «под ключ» выйдет в два раза дороже, то есть примерно $20 000.
| Фундамент | 14 819 руб |
| Стены | 95 629,64 руб |
| Перекрытия, кровля | 144 267,55 руб |
| Электропроводка | 12 650 руб |
| Двери и окна | 211 052 руб |
| Наружная отделка | 46 250 руб |
| Внутренняя отделка | 68 900 руб |
Но подрядчик отмечает, что в этом показательном проекте применялись дорогие материалы. Если использовать более дешёвые материалы, то стоимость снизится примерно до $8100.
Авторы проекта из компании ГК ПИК и Apis Cor отмечают, что этот демонстрационный домик на территории Ступинского завода ячеистого бетона — первый в России жилой дом, отпечатанный целиком на принтере.
UPD: «Разбираем напечатанный дом»
3D принтере для строительства домов, миф или реальность?
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!
3D принтер для строительства домов как бизнес: оборудование, стоимость
Мало кто знает, что 3D принтер для строительства домов как бизнес может стать очень выгодным приобретением. Активно набирающая популярность 3d печать домов приносит отличную прибыль: использование такого оборудования в строительстве позволяет сократить срок возведения конструкции до нескольких дней и удешевить весь процесс в несколько раз.
В этой статье мы расскажем о том, как приобрести 3Д принтер для печати домов и как организовать строительный бизнес на базе такого оборудования.
Содержание статьи:
Как строить дома с использованием 3д-принтера
Вопреки распространенному мнению появившиеся недавно строительные 3д-принтеры печатают дома и строительные конструкции не из пластика или силикона, как его обычные «братья», а из бетона.
Как правило, для такой печати применяются стандартные составы, в основе которых лежит цемент марки 500. Такие составы недороги, и их компоненты свободно можно приобрести в любом городе мира.
Как и в случае с обычными 3д-принтерами, в основе принципа работы строительного принтера лежит экструзия. Сначала необходимо подготовить строительный раствор, в состав которого входят цемент, стекловолокно, иногда керамзит и иные материалы. Затем принтер выдавливает этот раствор через специальные сопла, нанося его слой за слоем на основание, что позволяет возвести стены небольшого здания всего за пару-тройку часов.
Принтер позволяет быстро «напечатать» все стены и прочие конструкции, например, лестницы, но кровлю нужно делать традиционными методами – принтеров, способных напечатать качественную крышу, пока что не существует.
Само собой, после завершения строительства потребуется внешняя и внутренняя отделка, прокладка коммуникаций, монтаж окон и дверей.
Как быстро можно строить с 3d-принтером
Средняя скорость печати современного строительного принтера составляет от семи до десяти кв. метров в минуту, а в Китае уже сейчас активно используются устройства, способные за минуту напечатать более 50 «квадратов».
Всего за пару часов такие установки могут напечатать целый дом площадью в 200 квадратных метров. С учетом отделки и прокладки всех необходимых коммуникаций строительство занимает от одного месяца до полугода.
Сколько стоит строительство домов с применением 3д-принтера
Указать стоимость строительства здания с использованием 3д-принтера невозможно, поскольку он позволяет строить здания любой конфигурации, создавать архитектурные элементы почти любой сложности, возводить стены любой толщины.
Для примера: себестоимость строительства небольшого, около 100 квадратных метров, типового дачного домика составляет всего 2,5-3,5 тысячи долларов. Себестоимость такого дома с дверями, окнами, кровлей, коммуникациями, с внешней и внутренней отделкой – порядка 8-10 тыс. долларов.
Аналогичное строение из кирпича обойдется как минимум в два раза дороже. Продать напечатанный дом с полной отделкой можно за 16-25 тыс. долларов.
Столь низкую стоимость строительства обеспечивают невысокие цены на материалы и предельно точное их дозирование, а также высокое качество строительства: печать не дает каких-либо отклонений по углам, и впоследствии не приходится ничего «дорабатывать» – все стены, проемы для дверей и окон практически идеально ровные, щелей также нет – стена получается монолитной.
Стоимость 3d-принтера для строительства
Пока что индустрия строительства домов с применением 3д-печати находится на начальном этапе своего развития, и оборудование производят немногие компании.
Дешевле всего купить принтер производства Китая. Немногим дороже обойдутся продукты российской компании ЗАО «Спецавиа», которая базируется в Ярославле. По соотношению цены и качества они являются лучшими из представленных на рынке.
Модели строительных 3d-принтеров
Рассмотрим несколько моделей 3d-принтеров, предлагаемых компанией «Спецавиа»:
- S-4063: это небольшое устройство используется для печати малых архитектурных форм, отдельных элементов для домов, бетонных конструкций площадью до 18-ти квадратных метров. Стоимость устройства: 8,5 тыс. долларов.
- S-6045: устройство может использоваться для печати сложных конструкций размером до 12,6 квадратных метров. Стоимость устройства: 21 тыс. долларов.
- S-1160: этот принтер позволяет печатать крупные конструкции и здания площадью до 280-ти квадратных метров. Стоимость устройства: 29 тысяч долларов.
Инвестиции и окупаемость
Приобретение печатного устройства и материалов обойдется примерно в 35 тысяч долларов. Еще не менее пяти тыс. долл. потребуется на зарплату рабочим и работы по завершению строительства после возведения бетонных конструкций.
При строительстве коттеджей и дачных домов себестоимостью до 10 тысяч долларов (срок строительства от двух до трех месяцев) и их продаже за 17-18 тысяч долл. чистая прибыль составит порядка трёх-четырёх тысяч долларов в месяц, с одного построенного дома.
Срок окупаемости бизнеса – до полутора лет.
Как видите, печать домов может быть очень выгодным бизнесом, тем более, что сегодня конкуренция в этой сфере все еще достаточно невысока.
Понравилась статья? Поделитесь с друзьями:
Если ли перспективы печатать дома на 3D принтере?
Очередной раз читаю, что пытаются напечатать дом на 3D принтере. Ну сколько можно? Кому еще не понятно, что такой дом будет либо максимально простым и маленьким или построить его будет намного проще и быстрее традиционными методами! Да, вы избавитесь от бригады каменщиков, но обслуживать принтер тоже народ нужен, подвозить материалы так же нужно. И что может этот принтер? Построить простой вагончик? Так его любой каменщик «незадорого» сложит вам. А если учесть сложность с проведением коммуникаций, программированием и вдруг ремонтом этого принтера то я уж не знаю где там видны плюсы всего этого …
Ну вот смотрите, 8 профессоров ETH Zurich сооружают трехэтажный дом под названием DFAB House, используя практически только цифровые процессы. В строительстве задействован строительный робот — промышленный манипулятор на мобильной гусеничной платформе.
Робот формирует плотную конструкцию из стальной проволоки, которая одновремнно служит опалубкой и арматурой для бетонной конструкции. Особенность подхода в том, что бетонная смесь закачивается внтурь решетки и не выходит за ее пределеы. Так робот формирует несущую стену с двойным изгибом — элемент, который удобно использовать для формирования помещений с открытой планировкой. Также для строительства применяют элементы, изготовленные из песка с помощью 3D-принтера, в частности, «смарт-потолок».
Для формирования фасада планируется задействовать технологию динамического литья. Комнаты на втором и третьем этажах будут построены из деталей, напечатанных на строительном 3D-принтере в лаборатории ETH Zurich и отдельных деревянных элементов, собираемых в единую структуру коллаборативными роботами.
Сооружение трехэтажного здания планируется завершить к лету 2018 года. Дом будет служить гостям и партнерам исследовательского центра Empa
И что тут такого настолько интересного, что нельзя построить без принтера и быстрее? Нет, конечно может быть это тестирование каких то технологий рассчитанных на далекое будущее, но пока вообще не впечатляет.
Что еще было по этой теме? Ну вот например 3D-принтер печатает 10 домов в Шанхае
Что тут удивительного и сложного для обычной постройки?
Хотя конечно в Shanghai WinSun переполнены энтузиазмом. Тестовые образцы обошлись предприятию на 50% дешевле, чем при использовании классических методов строительства. Но что то ох как не верится с учетом стоимость работы китайских рабочих и стоимости такого принтера или принтеров.
Вот Ярославцы возводят первый дом в России, построенный 3-D принтером
Не увидел аргументов — зачем это?
Вот в городе Ступино Московской области напечатан первый дом по технологии мобильной 3D-печати. Компания Apis Cor и ГК ПИК успешно завершили проект, анонсированный в декабре 2016 года.
В декабре 2016 года компания Apis Cor в сотрудничестве с ГК ПИК приступила к печати здания с помощью мобильного 3D-принтера. Строительство проходило на испытательной базе компании Apis Cor в городе Ступино на территории Ступинского завода ячеистого бетона. Печать самонесущих стен, перегородок и ограждающих конструкций здания длилась меньше суток: чистое машинное время печати составило 24 часа.
После завершения печати стеновых конструкций принтер извлекли из здания с помощью крана-манипулятора.
Площадь отпечатанного здания — 38 м².
Впервые в российской строительной практике дом был отпечатан целиком, а не собран из отпечатанных панелей.
Дизайн одноэтажного жилого дома необычный. Такой проект был выбран неслучайно, так как одна из главных целей строительства — продемонстрировать гибкие возможности оборудования и разнообразность доступных форм. Дом может быть любой формы, в том числе и привычной квадратной, ведь аддитивная технология не имеет ограничений по дизайну возводимого здания, кроме действующих законов физики, а значит, пора говорить о новом фантастическом потенциале архитектурных решений.
Дом возводили в самое холодное время года. Зима добавила сложности для участников проекта, поскольку применение бетонной смеси, используемой в качестве «чернил» возможно только при температуре от 5˚С выше нуля, хотя само оборудование способно работать при температуре до минус 35˚С. Задачу решили с помощью установки крытого тента, где поддерживался необходимый температурный режим.
Ну может быть это и быстро сделали, хотя еще не известно бригада каменщиков из блоков насколько быстро бы соорудила эту загогулину.
А кто вообще будет жить в этих «вагончиках» маломерках? А постороить нормальный двухэтажный дом с помощью принтера уже будет намного сложнее …
Принтер позволяет быстро «напечатать» все стены и прочие конструкции, например, лестницы, но кровлю нужно делать традиционными методами – принтеров, способных напечатать качественную крышу, пока что не существует. Само собой, после завершения строительства потребуется внешняя и внутренняя отделка, прокладка коммуникаций, монтаж окон и дверей.
Это все конечно технологично, красиво, современно, интересно, но есть ли у этого перспективы в массовом секторе, а не только для новостей робототехники и дизайнерских заморочек?
Кстати, вот китайцы могут построить традиционным способом 57 этажей за 19 дней или например мы уже рассматривали, как китайцы строили за 360 часов 30 этажное здание. А вы знаете вообще, почему в России зачастую именно 9 этажей?
3D-печать в строительстве: как это работает, технологии и 3D-принтеры
Серийная 3D-печать зданий становится реальностью — с помощью строительных 3D-принтеров печатают дома в России, Китае, странах Европы, Азии и Америки. В этом обзоре мы рассказываем о наиболее перспективных отечественных и зарубежных проектах в этой области.
Содержание
Видео
Технология печати
А начнем мы с технологии. Принцип работы строительных 3D-принтеров заключается в экструзии — или выдавливании — специальной смеси, слой за слоем, по заданной трехмерной компьютерной модели.
Заранее подготовленная смесь, состоящая из цемента, наполнителя, пластификатора и других добавок, загружается в бункер устройства и оттуда подается к головке принтера. Смесь наносится на поверхность площадки или предыдущие напечатанные слои.
По такому принципу работает большинство строительных 3D-принтеров. Среди них различают три типа устройств:
Портальные 3D-принтеры представляют собой конструкцию из рамы, трех порталов и печатающей головки. С помощью таких устройств можно печатать здания и по частям, и целиком — если они умещаются под аркой принтера.
Устройства типа «дельта» не зависят от трехмерных направляющих и могут печатать более сложные фигуры. Здесь печатающая головка подвешивается на рычагах, которые крепятся к вертикальным направляющим.
Наконец, роботизированные принтеры — это робот или группа роботов типа промышленного манипулятора, оснащенных экструдерами и управляемых компьютером.
Есть и другие методы строительной 3D-печати. Например: оборудование D-Shape печатает наслоением порошкового материала с последующим связыванием его нанесением клеящего раствора.
Материалы
Основным материалом для 3D-печати домов являются мелкозернистые смеси, которые отличаются от традиционного бетона. Каждая компания разрабатывает свою рецептуру, которая соответствует устройству принтера и его сопла, а также специфике готовых изделий.
Самые важные параметры бетона для 3D-принтера — это прочность, скорость застывания и набора прочности, пластичность. Свойства бетона регулируются составом смеси — количеством цемента и качества заполнителей, а также добавками пластификаторов.
Готовые смеси позволяют печатать элементы различной сложности и размеров — от малых архитектурных форм, типа клумб и скамеек, до целых зданий, мостов и даже небоскребов.
Принтеры
Contour Crafting
В 2009 году резиденты стартап-инкубатора “Университет Сингулярности” (Singularity University aka Singularity Education Group, осн. в 2008 в NASA Research Park, Калифорния), под руководством Берока Хошневиса (Behrokh Khoshnevis), создали проект по развитию и коммерческому применению технологии контурного построения — Contour Crafting, которая считается первой строительной технологией 3D-печати и фактически стала самой распространенной — это та самая технология, при которой цементная смесь наносится экструдером, подобно пластику при печати FDM.
Основанная Бероком Хошневисом одноименная компания развивает эту технологию 3D-печати и сотрудничает с NASA. Разработчик предлагает использовать этот метод печати для восстановления пострадавших от стихийных бедствий городов и строительства сооружений на других планетах.
Компания использует для 3D-печати зданий управляемый компьютером портальный кран с закрепленным на нем экструдером. В процессе Contour Crafting задействован быстросхватывающийся материал, который наносится краном послойно. Технические элементы, такие как арматура и коммуникации, могут быть добавлены по мере создания слоев.
АМТ
Российская компания АМТ входит в группу компаний «АМТ-СПЕЦАВИА». Сфера ее деятельности — разработка и производство строительных 3D-принтеров, продажа и сервисное обслуживание оборудования на зарубежных рынках. Ассортимент компании состоит из семи 3D-принтеров разных размеров.
Этот дом в Ярославле — самое большое здание в Европе и СНГ, построенное с применением принтеров компании AMT. Его общая площадь — 298 квадратных метров.
Apis Cor
Российская компания «Апис Кор Инжиниринг» (Apis Cor) — разработчик уникального мобильного строительного 3D-принтера, который печатает дом целиком на месте строительства.
Габаритные размеры 3D-принтера в сложенном состоянии составляют 4×1,6×1,5 м, масса — 2 тонны. Площадь зоны печати — 131 квадратный метр. Для печати зданий и сооружений больших размеров можно применять несколько синхронизированных между собой 3D-принтеров.
WINSUN
В 2014 году шанхайская компания Winsun прославилась на весь мир возведением десяти 3D-печатных зданий всего за одни сутки. На деле все оказалось немного скромнее: небольшие «коробочки» были напечатаны, блок за блоком, заранее, а затем собраны на строительной площадке, без арматуры и коммуникаций, но с остеклением.
Компания использует принтер на основе технологии FDM и один и поэтапный процесс с цементом, песком и стекловолокном. Эти материалы обеспечивают достаточную прочность стен. 3D-принтер WINSUN — это портальная конструкция с габаритами 36х12х6 метров.
D-Shape
D-Shape — один из наиболее необычных вариантов строительной 3D-печати. Устройство не использует позиционируемый по трем осям экструдер, а полагается на массив из 300 сопел, закрепленный на подвижной платформе. Размеры рабочей площадки принтера, в текущей версии — 6х6 метров.
Технология D-Shape напоминает струйную печать, совокупность сопел используется для нанесения связующего агента на слои песка.
CyBe Construction
CyBe Construction — компания из Нидерландов, применяющая 3D-печать в строительстве домов «под ключ». CyBe производит материал для печати и два строительных 3D-принтера.
Эти крупные промышленные устройства требуют участия двух операторов, но могут печатать большие строения очень быстро. К примеру, в Дубае в 2017 году компания напечатала лабораторию площадью 168 квадратных метров всего за три недели.
BatiPrint
Университет Нанта, Франция, совместно с Nantes Digital Sciences Laboratory (LS2N), работает над проектом печати домов на 3D-принтере, известном как Yhnova.
Для проекта будет использоваться разработанный университетом метод Batiprint3D — 3D-печать «изнутри». Опалубка из полиуретана печатается послойным распылением материала похожего на монтажную пену, после застывания которого заливается бетоном.
Проект Yhnova представляет собой строительство пятикомнатного социального жилья с дугообразными стенами и скругленными углами. Роботизированная рука Batiprint3D может печатать структуры высотой до 7 метров, площадь планируемого дома — 95 квадратных метров.
WASP
Итальянский производитель WASP создал крупнейший на сегодняшний день строительный 3D-принтер. Этот дельта-бот, высотой 12 и шириной 7 метров, имеет регулируемые рычаги длиной до 6 метров.
Применение принтера под названием BigDelta направлено на устранение жилищного кризиса, путем создания более дешевых домов, что особенно актуально для развивающихся стран.
Проект BigDelta — это строительная 3D-печать с использованием природных материалов. В качестве «расходников» используется прессованная солома и земля.
Заключение
Строительная 3D-печать — одно из самых перспективных направлений в области возведения всевозможных сооружений. Ее применение сулит коммерческие выгоды, основанные на меньшем количестве необходимого персонала и сокращении затрат на материалы; социальные преимущества — в связи с возможностью быстрой постройки недорогого жилья для малоимущих и пострадавших при стихийных бедствиях; репутационные бонусы — более экологичное строительство с уменьшенными энергопотреблением и количеством отходов.
Обращайтесь в Top 3D Shop для приобретения строительного 3D-печатного оборудования и рациональной интеграции аддитивных технологий в ваш бизнес-процесс — наши менеджеры и инженеры дадут исчерпывающую консультацию по применению оборудования, предложат сценарии применения, составят проектную документацию для поставки и обеспечат квалифицированный сервис.
что можно сделать, зачем нужен
Технологии не стоят на месте. Не так давно российские ученые объявили, что сумели распечатать на 3D-принтере искусственное сердце, то и дело попадаются сообщения, что подобный агрегат с нуля сможет создать все детали для велосипеда и даже автомобиля, но это еще не всё. Умельцы и придумщики шагнули ещё дальше, из микромира в макромир, и научились распечатывать на принтерах настоящие дома. Нет, не макеты, полноразмерные жилища для людей. Сегодня редакция Homius.ru решила поподробнее изучить этот вопрос и рассказать, насколько интересна для россиян будет такая технология и насколько практично будет распечатать себе новый дом. Кроме того, в этом обзоре рассмотрим иные возможности применения 3D-принтера в строительстве.
Это не макет и не фрагмент научной программы, а реальная строительная площадкаСодержание статьи
Что такое строительный 3Д-принтер и зачем он нужен
Если говорить совсем упрощенно, то строительный 3D-принтер — это своего рода гибрид бетономешалки и руки-манипулятора, рисующего по заданному алгоритму чертеж. По сути, вместо чернил у него бетон, а вместо бумаги – реальная строительная площадка.
Из сопла с определенной скоростью подается строительная смесь, которая равномерно, слоями распределяется по периметру возводимой конструкцииКонструкция может быть как большой, к примеру, окружностью, так и ограниченной в пространстве, к примеру, стеной определённой ширины и длины.
К сведению! Новатором использования специального принтера для печати домов и строительных конструкции считается профессор Университета Южной Калифорнии Берох Хошневис. Он запатентовал технологию Contour Crafting, а именно – использования специального экструдера на подвижной платформе, с помощью которого и наносятся слои цементной смеси.
Интересно, что прародителем идеи самовозводимых с помощью роботов-манипуляторов домов считается не один человек, а целая группа специалистов NASA еще в 1995 году, когда в Америке активно развивалась идея покорения малоизученных участков не только нашей планеты, но и космоса. Считалось, что роботы смогут подготовить плацдарм для переселения и комфортного проживания представителем земной цивилизации в другие, менее обжитые уголки Вселенной.
И правда: в домах, возведённых по такой технологии есть что-то космическое!Как работает строительный 3Д-принтер
Так называемая аддитивная технология строительства (от англ. Add- добавлять, наращивать) практически не имеет ограничений в использовании(кроме как законами физики). На 3D-принтере можно печатать как отдельные элементы конструкции: стены, перекрытия, другие элементы, так и цельные дома.
Интересный факт! В России впервые дом, полностью напечатанный на 3D-принтере, был возведен в 2016 году компанией ApisCor в городе Ступино. Интересно, что дом возводился целиком, т.е. печатался от потолка до крыши без перерыва. Весь процесс занял 24 часа чистого времени. До этого дня печатались только отдельные панели.
По сути, процесс работ повторяет обычное строительство. Сначала создается проект, затем возводится фундамент, в этом случае, чаще всего, он кирпичный. Процесс компьютерного моделирования в строительстве подобных сооружений – важнейшая часть. Ведь все этапы возведения дома возложены на искусственный интеллект.
Современные 3D-принтеры могут учитывать конфигурацию и положение окон, а также применять архитектурные приемы, используя заранее созданные макетыПо сути, основная часть принтера, кроме электронной начинки, – это стрела экструдера и управляющие ею эксцентрики, которые и двигаются по платформе в заданном радиусе или по прямой. Собственно, монтаж базы, или основания принтера как раз зависит от параметров здания и его конфигурации. Дома могут иметь разную форму и габариты, соответственно и формат машин, создающих их, совершенно разный.
Важное дополнение. В строительном принтере нет необходимости использовать нагревающий элемент. Бетонная смесь подается напрямую из бетономешалки, с помощью специальных насосных систем. Такие машины позволяют идеально ровно выполнить кладку, а в некоторых случаях оставить отверстия под арматурные элементы.
3D-принтер позволяет провести укладку стен, перекрытий, инженерных отверстий, в том числе под оконные проёмыВиды 3Д-принтеров для строительства дома
Как мы уже замечали выше, тип 3D-принтера напрямую зависит от типа и модификации здания. Которое он возводит. От этого зависит и размер самого принтера, объем бетономешалки, а также сопла, который подает строительную смесь.
Вариации конструкций строительных 3D-принтеровВпервые дома по данной технологии стали массово возводить в Шанхае. Одна из первых 3D-машин, поразившей своими размахами и размером стал принтер WinSun. Длина рабочей зоны составляла 150 метров, а ширина 10. Такой принтер способен за несколько дней напечатать здание высотой 6 метров.
Дом, напечатанный чудо-принтеромИнтересно, что в качестве технологической изюминки китайские инженеры использовали специальное стекловолокно, которое, с одной стороны, удешевляло строительные работы, а с другой – делало бетонную смесь менее теплопроводной. Тестовые образцы позволили компании сэкономить половину бюджета на возведение дома по новой технологии.
Европейские же инженеры, к примеру, голландские предпочитают печатать не собственно дома, а строительные материалы, с помощью которых эти дома можно возводить, считая (в чем-то справедливо), что более качественно работа будет сделана всё-таки человеческими руками и головой.
Достоинства и недостатки применения 3D-принтера в строительстве
Главным плюсом, о котором говорили все разработчики, называется то, что процесс возведения жилья удешевляется, а скорость возведения объектов увеличивается. Однако, до сих пор непонятно, будет ли использоваться человеческий труд, хотя бы в качестве дополняющего элемента.
Кроме того, универсальность печати и возможности моделирования смогут в будущем позволить возводить дома на участках со сложным рельефом. Технические решения уже в этом направлении естьС помощью точного расчета можно создавать идеальные опорные и несущие конструкции под определённую местность, идеально точно следовать метражу помещения по проекту, а главное – создать идеально ровные стены. Кроме того, с помощью 3D-печати можно создать идеально ровный фундамент, причем достаточно быстро.
Среди главных, но существенных минусов – это большие энергозатраты и необходимость обслуживания оборудования. Кроме того, каким бы ни было совершенным оборудование, полный цикл работ оно охватить не сможет.
Строительная площадка под строительство дома на 3D-принтереВедущие производители принтеров для 3D-печати домов
В России пока немногие компании решились освоить такую технологию строительства. Ещё меньше занимаются серийным производством такого оборудования. Всё-таки, пока это штучный товар. Однако, всё же можно назвать одну из них, которая уже прочно заняла лидирующие позиции в этой области. Это фирма СпецАвиа. Её персоналом был разработан и опробован прототип строительного 3D-печатного аппарата и осуществлена пробная печать.
Кроме того, на рынке можно встретить образцы словенской компании BetAbram. Она занялась серийным производством строительных принтеров. Сейчас в линейке компании несколько вариантов конструкций или моделей принтеров. Их стоимость варьируется от 12 000 евро за станок до 20000 евро. Вероятно, что затраты себя оправдают.
Принтер BetAbram P1 может напечатать дом площадью в 144 квадратных метра, при относительно невысокой конструкции – около трех метровВнешне принтер похож на обычную платформу, двигающуюся по рельсам. Они регулируются по высоте.
А как же насчет внутренних стен? Интересно, что и тут строительный 3D-принтер тоже может выручить. Просто сырье для возведения внутренних перегородок отличается.
Такие стены никак не похожи на цементные, хотя напечатаны в той же технологииСпециальный полимер на основе клея и соли, высыхая, создает ажурную конструкцию, которая про прочности не уступает цементной, однако, она значительно легче. Материал не боится влаги, его можно использовать для возведения перегородок.
Материал под названием Saltygloo (с англ. «солевой клей») был разработан компанией EmergingObjectsПримеры домов, построенных с применением 3D-печати
Ещё раз, давайте полюбуемся на причудливые строения, созданные искусственным интеллектом. Вполне вероятно, что подобные строения прочно войдут в нашу жизнь. А также посмотрим, как работают самые трудолюбивые каменщики в мире.
А если у вас идеи, как можно использовать 3D-печать в строительстве, расскажите об этом другим читателям нашего онлайн журнала Homius.ru.
ПредыдущаяНовинки рынкаИзысканно и шикарно: как использовать обожженное дерево в интерьере
СледующаяНовинки рынкаКрепче стали: почему выгодно использовать стеклопластиковую арматуру вместо традиционной
Понравилась статья? Сохраните, чтобы не потерять!
ТОЖЕ ИНТЕРЕСНО:
ВОЗМОЖНО ВАМ ТАКЖЕ БУДЕТ ИНТЕРЕСНО:
