Печать домов на 3D принтере

3D строительство: особенности и стоимость

Существует особый вид устройств – строительные 3Д принтеры. Этот способ постройки домов по готовой модели, во много раз обгоняет ручную стройку по скорости, а стоимость остается в доступных пределах. Также можно использовать 3Д принтер в строительстве дома, чтобы в точности копировать типовую архитектуру с точностью до сантиметра.

Строительные 3Д принтеры дают возможность минимизировать ручной труд, однако они могут взять на себя не все процессы. Например, крышу напечатать принтер не сможет, кровлей лучше заниматься вручную. 3Д строительство происходит по уже описанному принципу, только в гораздо большем масштабе и с использованием других материалов, таких как специальный цементный раствор. 3Д принтер «печатает» с его помощью готовые бетонные блоки, укладывая их слоями в нужной форме.

Бетон здесь выступает в роли чернил. Причем, подобно настоящим чернилам на бумаге, им можно рисовать любые формы. За несколько часов 3Д принтер для строительства способен возвести конструкцию здания высотой в 6 метров, Такая скорость позволит поставить автоматизированное строительство на поток.

Преимущества 3Д принтера и может ли он заменить бетономешалку

В сравнении с обычными методами строительства, 3D печать зданий может иметь массу преимуществ, которые нужно будет рассматриваться как альтернативу в ближайшем будущем.

  • Не требуется опалубка бетона, что существенно снижает время и деньги на строительство.
  • В процессе строительства исключен брак и задержки. Машина не устает, не халтурит и не ходит на «перекуры».
  • Экономия при массовом строительстве. Конечно, 3Д строительство дома стоит недешево. Стоимость бюджетной модели 3D принтера находится в диапазоне 12000$ – 20000$. Но при крупном строительстве, или при возведении нескольких зданий в проекте, это будет уже намного дешевле ручного труда рабочих.
  • Очень хорошо подходит для строительства малых архитектурных объектов. Например, конструкции, изготовленные на 3Д принтере, уже сейчас устанавливаются в городских парках (красивые модели-копии известных зданий).

Сейчас 3D строительство рассматривают как наиболее перспективную альтернативу ручного труда. Несмотря на это, оборудование еще не так популярно и многие все же предпочитают работать вручную. Сейчас мы рассмотрим, почему так происходит.

Недостатки 3D строительства принтерами

Казалось бы, ничего не мешает застройщикам купить строительные 3D принтеры и начать строить, но это возможно только в будущем. На сегодняшний день такой вид работ имеет еще много недостатков.

  • Нормальная работа только в теплом климате, при температуре от 15 градусов Цельсия.
  • Отсутствие примеров возведения больших зданий. Пока существуют только небольшие строения, типовые модели и домики. Производители заявляют, что технология позволит строить здания, в том числе большие, с высокой сложностью конструкции. Но это пока лишь в перспективе.
  • Отсутствие примеров долговременной эксплуатации. Первое сданное в эксплуатацию здание – дом в Дубае, был построен только в 2013 году. Конечно, нет причин говорить, что здание не простоит от 150 лет (по словам строительной компании), но наверняка этого пока сказать нельзя.
  • Отсутствие нормативно-правовой базы. В России 3Д строительство никак не регламентировано.

Прогресс не стоит на месте. Вероятно, 3Д строительство будет совершенствоваться и, со временем, перед нами будут целые районы, возведенные с использованием 3Д принтера.

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.

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.

Apis Cor, Америка

В прошедшем году реализован проект в Подмосковье — городе Ступино, над которыми работало шесть компаний России и штатовский стартап Apis Cor. Основал ее Никита Чен-Юн-Тай – уроженец России и разработчик данного оборудования.

Собранный им принтер 3D помог напечатать здание. Российские компании России на себя взяли лишь обустройство здания и отделку.

Чтобы напечатать внутренние перегородки, несущие стены и ограждения, потребовались сутки. Извлекали принтер, используя кран -манипулятор. Слои наращивали, применив аддитивную технологию. В практике России этот дом впервые не собирали из напечатанных деталей, а создавали как целостную конструкцию.

Видео:

Видео: 3Д принтер строительный

Дом по форме достаточно сложный. Выбрали его таковым, чтобы можно было показать возможности инновационного устройства. К этому добавим, что строили его в наиболее холодные месяцы, когда температура опускалась ниже 30 градусов, хотя использовать смесь бетона допускается при нижнем пределе +5 по Цельсию.

Успешно выдержало сложные условия оборудование благодаря тому, что строительство вели под тентом, где поддерживали нужный температурный режим.

Принтер, который помог реализовать проект, по конструкции напоминает небольшой башенный кран, имеющий возможность внутренней и внешней печати здания.

Оборудование достаточно небольшое, поэтому не создает при транспортировке никаких проблем. Не нужна ему длительная подготовка к работе.

Обошлось отпечатанное здание «под ключ» в 593568 рублей, т.е. стоимость одного метра квадратного составила 16 тысяч рублей. И это при том, что форма сооружения сложная. При простой, например, прямоугольной конфигурации, цена могла бы быть тринадцать тысяч рублей.

Преимущества конструкции:

  • Подача и смешивание автоматические;
  • Быстрая настройка – до 30 минут. Не требуется готовить площадку. Мусор после приготовления на строительной площадке не остается, поскольку производство является безотходным;
  • Широкий выбор конфигурации стен и их толщины
  • Прослойка воздуха, образующаяся в камерах стен, позволяет лучше сохранять тепло;
  • Погода не оказывает влияния на постройки благодаря специальным материалам, добавляемым в смесь;
  • Ниже намного стоимость в сравнении с бетонными аналогами, изготавливаемыми по классической технологи;
  • Возможность уплотнения желаемым материалом.

Технические параметры:

  • свое обеспечение программное;
  • обслуживается 2 работниками;
  • площадь — 132 м2;
  • используемый материал –геополимер или фибробетон;
  • размеры – 4х1,6х1,5 метра;
  • все принтера- 2000 кг;
  • энергопотребление-8кВт/ч;
  • высота, на которую происходит подъем, — 3100 мм;
  • суточная производительность в м2 – 100;
  • скорость рабочая и холостого хода в минуту– до 10 и 20 мм;
  • позиционирование и повтор – соответственно ±0,5 мм и 0,1-0,2мм;
  • по всем осям (X, Y, Z) — сервопривод;
  • по Х и Y направляющие – профильные прецизионные;
  • точность по Z – 0,1-0,2 мм;
  • стабилизация горизонтальная автоматическая – инклинометр высокой точности 0.0001 градус;
  • выключатели – бесконтактные по всем осям;
  • пространственное расположение головки печатающей отслеживается дальномером лазерным и гироскопом;
  • пространственная стабилизация – регулятор ПИД.

Устройства из Нидерландов

Строительный манипулятор 3D ProTo R 3Dp создан в Нидерландах.

Его «конек» — всевозможные конструкции из спецбетона разнообразной конфигурации. Разработчиком является фирма CyBe Additive Industries.

Видео:

Видео: 3Д принтер строительный

Видео: 3Д принтер строительный

Цемент выталкивается прототипом устройства со скоростью двести миллиметров в секунду. Диаметр его 6,3 м, а головки печатающей -30 мм. Цементные слои по толщине равны 30мм. Если использовать не одну головку экструзионную, а несколько, то скорость можно довести до 4 тысяч мм/сек.

Сегодня разрабатывают механизм подающий, позволяющий уменьшить вдвое толщину цементного слоя — до 5 миллиметров. Как уверяют разработчики, R 3Dp снижает трудозатраты, уменьшает число отходов и сокращает время, затрачиваемое на возведение домов, на 80%.

Ведь в одну системы объединены все этапы — от проектирования до производства.

Рекомендуем:

  • Возможности, типы, особенности 3Д-принтеров
  • Origami 4Moms — роботизированная коляска: обзор, где купить, цена
  • Обзор умных часов Garmin

Интересно не только само устройство, но и применяемый для 3Д принтера материал CyBe MORTAR. Он является бетонным раствором, который разрабатывала этаж е компания и ее партнеры. Состав держат в строгом секрете.

Известно лишь то, что для его затвердевания требуется всего несколько минут, что значительно укоряет процесс возведения стен.

Углекислого газа, как утверждают разработчики, в окружающее пространство выбрасывается намного меньше, чем при традиционном способе, на 32%. Чистый с точки зрения экологии материал, помимо этого, полностью пригоден для переработки.

Принтер предназначен для опалубки, стен, полов и пр.

В данный период компания занята созданием мобильной версии — RC 3Dp с гусеницами. Он полезен для создания труб для канализации и высоких стен (до 4,5 метров).

Показатели:

  • Обеспечение программное – CyBe CHYSEL и CyBe ARTISAN;
  • Специальный материал — CyBe MORTAR;
  • Скорость — 200 мм/с;
  • Диапазон – до 2750мм;
  • Бетона на метр площади (толщина 40 мм) — 1,5 кг;
  • Число осей – 6;
  • Вид сети – локальная.

Помимо этого, у него имеется поддержка образовательная и сервисная, в том числе удаленная, и сертификат. Для загрузки составляющих и контролирования процесса достаточно два человека.

Американский DCP, MIT

Сотрудники Массачусетского университета поделились разработкой Digital Construction Platform. Этот прототип 3D мобильного принтера, работает который достаточно эффективно, доказательством чему является построенная командой круглая стена, поднявшаяся вверх на 3,6 метра (диаметр – 15 м).

Для возведения использовали в качестве материала для принтера 3Д монтажную пену быстрого затвердевания – 13 часов.

Видео:

Видео: 3Д принтер строительный

DCP собой представляет кран гидравлический на гусеницах с четырьмя степенями свободы. У однопальцевого манипулятора предусмотрено их шесть.

К слову, при необходимости, его легко заменить другим инструментом:

  • экструдером термопластичным или пенопластовым;
  • ковшом;
  • шлангом;
  • аппаратом сварочным.

Разработчики говорят, что работать принтер может с:

  • пенополиуретаном;
  • грунтом;
  • льдом;
  • бетоном.

Весит 3D строительный принтер более 36 тонн и питается вырабатываемой аккумуляторами и батареями солнечными энергией. Применять его можно для проведения строительных работ любой сложности.

Совместимо оно с иными материалами, способными держать форму, среди которых биоматериалы (сено, к примеру), а также программами печати 3D .

Пока на площадках строительных реальных оно не работает, поскольку команда занимается разработкой датчиков приближения, которые отвечать будут за безопасность. Они исключить возможные столкновения гиганта с предметами, имеющимися на строительных площадках и людьми.

Образцы

Видео макета филипинского дома:

Видео: 3Д принтер строительный

Андрей планирует напечатать замок Дракулы, который в действительности не жил в замке Бран (Румыния). Если деньги на проект собрать удастся, то в Американском штате Вашингтоне появится его крупномасштабная реплика.

Принтер Андрея обеспечивает завидную точность, позволяет добавлять слои, высота и ширина которых равны соответственно 10 и 30мм (и выше).

Над печатью другого здания — башни Винтерфелла в два этажа из знаменитой «Игры престолов» занимаются с прошлого года специалисты цементного завода в Екатеринбурге. Их принтер способен создавать постройки 8х8х4 метра. Предлагает экологичные модульные жилые дома, также напечатанные с помощью принтера, и компания PassivDom из Украины.

Для создания построек «под ключ» требуется всего восемь часов, а стоят они 32 тысячи долларов. Понятно, что такие устройства могут кардинальным образом изменить строительную отрасль, снизив себестоимость, ускорив процесс сооружения и обеспечив высокую устойчивость сейсмическую.

Остается надеяться, что в недалеком будущем эта технология обеспечит доступным жильем всех нуждающихся.

Технология строительства дома с помощью Зд-принтера

Использовать 3д-принтер для строительства домов пытались одновременно учёные из Великобритании, США и Китая. Основной проблемой, которая мешала печатать жилые конструкции, было отсутствие подходящего материала. Для 3d-печати вещей обычно используется пластик. Однако для строительства зданий он не подходит — это не морозостойкий и не звукопоглощающий материал.

Несколько лет назад учёные из этих стран разработали особый цементный состав. Он позволяет получать изделия любых форм: прямые, изогнутые, рельефные, выпуклые, кубические. Такой цемент сделал возможной печать деталей для настоящих домов. Сейчас в качестве материала для печати используются смеси цемента с измельчённым строительным мусором, стекловолокном, целлюлозой и полимерной фиброй.

Строительная 3d-печать состоит из следующих этапов:

  1. Разработка 3d-модели будущего здания в компьютерной программе.
  2. Разделение модели на слои в поперечном сечении.
  3. Печать моделей на специальном принтере. Аппарат послойно наносит цементный состав, формируя объёмную деталь.
  4. Застывание напечатанных деталей.

После застывания модули готовы к использованию. Здания из напечатанных частей собирают на месте строительства про принципу конструктора. Современные принтеры позволяют изготавливать любые части домов (коробки, несущие конструкции, арки, цилиндры) с заранее предусмотренными технологическими отверстиями. Это значительно упрощает сборку конструкций.

3d-принтеры послойно наносят цементный состав, в итоге получая готовый строительный модуль

Впрочем, на этом развитие технологий не останавливается. В ближайшее время в продаже появятся принтеры, позволяющие печатать не отдельные детали, а здания целиком, включая проводку и даже сантехнику. 3D-печать в сфере строительства находится на самом начальном этапе развития и ближайшее время удивит мир новыми возможностями.

Преимущества и недостатки такого строительства

Отрасль печати жилых домов очень новая и инновационная. Любой производитель является исследователем и первооткрывателем. По этой причине может быть непонятно, какие плюсы и минусы есть у отрасли. Среди преимуществ 3d-печати домов можно назвать:

  1. Высокую скорость строительства.
  2. Напечатанные детали прочные, морозоустойчивые, хорошо переносят воздействие влаги. Фактические они не уступают деталям из стандартных строительных материалов.
  3. Принтер работает в течение 24 часов, при этом не требует контроля во время печати (только на стадии запуска).
  4. Современные принтеры производят не только коробки зданий и несущие конструкции, но даже перегородки, лестницы, скамейки, беседки, башни.
  5. При разработке 3d-модели на компьютере детали строения многократно оптимизируются.
  6. Сборка дома из готовых модулей значительно проще традиционного строительства.
  7. Существенная экономия средств и трудозатрат. Средняя стоимость напечатанного дома находится на уровне 20 000 долларов (1 300 000 рублей), что примерно в 2 раза меньше кирпичного аналога.

Недостатки:

  1. Высокая стоимость оборудования. Эта слабая сторона компенсируется быстрой работой оборудования и быстрой окупаемостью.
  2. Невозможность напечатать кровлю. Крыши у напечатанных домов в настоящее время выполняются из традиционных кровельных материалов.
  3. Недостаточная распространённость на российском рынке. Компании, работающие в сфере 3d-печати зданий, являются первопроходцами. Свою работу они строят методом проб и ошибок. Хотя в целом положительный опыт доминирует над отрицательным.

Таким образом, преимуществ у нового способа строительства значительно больше, чем недостатков. А с учётом активного развития этой отрасли, можно с уверенностью сказать, что большинство минусов уже в ближайшее время будут ликвидированы.

В России уже есть дома, построенные с помощью 3d-принтера — в Ярославской и Московской областях

Лучшие 3д принтеры

Безусловным лидером рынка производителей оборудования для строительной 3d-печати является Китай. Самая известная компания — шанхайская Shanghai WinSun. Они производят знаменитый принтер WinSun. Его габариты весьма внушительны: длина 150 метров, высота — 6 метров, а ширина — 10. Его мощность позволяет за 4-5 часов изготовить шестиэтажный дом. Материал для печати — смесь цемента, стали и стекла.

Российская компания «Спецавиа» использует аппараты собственной разработки. Самый известный из них — 3d-принтер S-1160. Преимуществом модели является возможность использовать разные строительные смеси: как специальные, так и самые дешёвые. Аппарат используют для печати модулей для будущего здания и малых архитектурных форм (лавочек, скамеек, беседок). Максимальная площадь здания, построенного из модулей, изготовленных на S-1160, составляет 280 квадратных метров.

Среди европейских принтеров можно назвать нидерландский аппарат 3D ProTo R 3Dp от производителя CyBe Additive Industries. Использует специальную бетонную смесь, состав которой производители держат в секрете. Печатает детали толщиной до 3 сантиметров. Также стоит отметить европейские модели Batiprint3D (Франция), BetAbram P1- P3 (Словения).Производители из США уже запатентовали 3d-принтер, способный печатать не сборные модули, а полноценные здания. При этом он не выбрасывают никаких отходов и использует солнечную энергию.

Отрасль находится на начальном этапе развития и можно с уверенностью заключить, что в ближайшее время появятся новые более мощные и производительные модели.

Стоимость 3д принтера для печати домов

В настоящее время 3d-принтер, способный печатать детали для жилых домов, остаётся эксклюзивным и дорогим аппаратом. Его средняя стоимость начинается от 1 миллиона рублей. Но эта самая минимальная цена. Например, за проверенные и хорошо себя зарекомендовавшие себя отечественные аппараты «Спецавиа» придётся заплатить не менее 2 миллионов рублей.

Над развитием технологии строительной печати работают учёные по всему миру

Высокая стоимость обоснована сложностью технологического оборудования и его инновационным характером. Также стоит заметить, что на любую другую строительную технику придётся потратить не меньше, а окупаться она будет значительно дольше. Вернуть все вложения в 3d-строительство получится уже после сдачи 1-2 домов. Этот срок будет равен 3-4 месяцам.

Печать домов на 3d-принтере — новое направление строительства, актуальное по всему миру. Средняя цена аппарата — 1,5-2 миллиона рублей. У такого строительства преимущества доминируют над недостатками: высокая скорость, сниженные затраты труда, меньшая стоимость. Разработки в этой области ведут учёные по всему миру, а значит в ближайшие годы можно ожидать новых открытий.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.