Будівельний 3д-принтер. Нова технологія будівництва будинків

Зв`язок будівельної галузі з комп`ютерними технологіями формується роками і в наші дні користь від неї очевидна для фахівців різних напрямків. Головним чином використовуються кошти віртуального моделювання, що дозволяють з високою точністю розробляти архітектурні та дизайнерські проекти. Але цим не обмежується потенціал нових технологій. Не так давно почалася популяризація принтерів з тривимірною печаткою, які працюють на основі тих же проектних рішень з віртуальними компонентами. Продовженням концепції став будівельний 3D-принтер. У Росії цю ідею освоює Андрій Руденко, пропонуючи швидкий спосіб зведення стін і деяких інженерних конструкцій. Також подібні технології розвиваються в Китаї, Голландії та США.

Відео: Нові технології будівництва

Загальний технологічний процес

В цілому процес повторює традиційне будівництво. Роботи також починаються з розробки загальної концепції будівлі, складання проектного рішення і підбору матеріалів. Початкові етапи будівництва можуть передбачати також використання комп`ютерного моделювання - в будь-якому випадку безпосередні монтажні заходи будуть задіяти потужності обчислювальних машин.

Далі формується бетонна суміш, на основі якої будуть викладатися стіни. Власне, перші моделі будівельних принтерів могли виконувати лише односкладові завдання з укладання стінових конструкцій. У сучасних апаратах передбачається не тільки можливість влаштовувати різні по конфігурації споруди, але також доповнювати етапи будівництва ізоляційними і облицювальними роботами. Звичайно, про спорудження повноцінних завершених об`єктів мова поки не йде, проте, виробники обладнання прагнуть до ідеї будівництва, що не припускає постобработку.

техніка будівництва

Відео: Бізнес з Австралії. Революція в будівництві! Принтер з укладання цегли

У технологічному плані даний метод схожий з роботою звичайних принтерів для тривимірного друку. Тільки в традиційному варіанті передбачається формування невеликих за розміром предметів зі спеціальних мас на основі пластиків і полімерів. У разі з будівельними апаратами є дві принципові відмінності. По-перше, це розміри принтера. Залежно від версії і особливостей технологічного процесу він може відповідати за габаритами і автокрану, і невеликого вантажівки. По-друге, будівельний 3Д-принтер використовує в якості робочої маси бетонний розчин. Подача суміші здійснюється також через спеціальний екструдер, що працює в автоматичному режимі.

Висока точність виконання операцій, до слова, визначається як раз чітким позиціонуванням головки принтера. Таким чином, можна здійснювати укладання фундаменту, стін, перекриттів, сходових та інших конструкцій. Залежно від моделі принтера можуть виконуватися дрібні отвори, інженерні отвори і комунікаційні ніші. В окремих випадках будівельний 3Д-принтер дозволяє формувати спеціальні отвори для подальшого впровадження арматурних стержнів.

Особливості китайського 3Д-будівництва

Китайські розробники є першопрохідцями в цьому напрямку будівництва. Вони створили технологію, згідно з якою можна за добу звести будинок. Інша справа, що будова буде бюджетним і з властивим саме цій категорії недоліками дешевого житла. В якості основи для будівельної маси в даному випадку використовується не тільки бетонна суміш, а й екологічно чисті промислові відходи. Таке рішення обумовлене прагненням до здешевлення процесу.

Крім того, 3 Д-будівництво за китайською технологією передбачає включення в основний склад маси скловолокна. Це значно підвищує якість результату, оскільки полегшена композитна арматура не тільки виграє у традиційного металу по ряду показників міцності і маси, але і спрощує процес монтажу. Причому у випадку з принтером використовується подрібнене скловолокно в самій масі, що позбавляє конструкцію від недоліків, що виникають при впровадженні металевої арматури в готові отвори.

голландська технологія

Голландські інженери освоюють дещо інші напрямків просування концепції будівельного принтера. Вони орієнтуються не на укладку сумішей як таку, а на виготовлення будматеріалів і конструкцій. Досить успішним стало виробництво керамічної цегли, який випускається через екструдер з маси шлакоблоку.

Низька вартість сировини і мінімальні витрати на саме виготовлення матеріалу робить цю технологію фінансово виправданою. Але і процес спорудження будинків не залишився без уваги. Справа в тому, що 3D-принтер для будівництва будинків випускає блоки з конічною формою, яка позбавляє робочих від необхідності використовувати сполучні суміші. Також деякі компанії освоюють каркасне будівництво будівель. В цьому випадку принтер друкує повноцінні монтажні панелі, з яких в подальшому формуються домкомплекти.

Серійне виробництво принтерів

Поки творці будівельних принтерів не наважуються на повноцінне представлення своєї продукції на ринку. Хоча спроби такі, безумовно, є. Досить відзначити модель BetAbram і вітчизняні розробки підприємства «СпецАвіа». При цьому апарати, доступні широкому колу споживачів, можна розділити на два класи. Це великогабаритний будівельний 3Д-принтер, який практично не має обмежень по спорудженню типових будівель з точки зору розмірів, а також невеликі пристрої, що входять до рейкові комплекси. Другий варіант більш доступний в плані фінансів і дозволяє змінювати конструкцію в залежності від вимог до будівельних завданням.

додатковий опціонал

Процес будівництва в класичному розумінні передбачає виконання безлічі операцій. Це не тільки укладання стін, установка перегородок і монтаж конструкції під покрівлю, а й облицювальні роботи, прокладка комунікацій та облаштування прорізів. Майже у всіх сучасних версіях 3D принтер для будівництва будинків дозволяє здійснювати укладання бетонної суміші. Однак для інших операцій виробники передбачають допоміжні пристрої. Наприклад, для монтажних заходів на тій же даху пропонується гідропідйомник, а в здійсненні оздоблювальних робіт можна використовувати мийку високого тиску.

Відео: У Китаї друкують будинку на 3D-принтері (новини)

Передбачається в деяких версіях і поліпшення базових можливостей обладнання. Наприклад, розчинна мешалка позбавляє користувача від самостійного приготування бетонної суміші. На ній можна створити оптимальну масу з характеристиками, які передбачає технологія. Будівництво будинків за допомогою принтера також вимагає спеціального енергозабезпечення. Для організації цієї частини розробники пропонують вступну проводку і електрошафи харчування.

Переваги будівельних принтерів

Будівництво за новою технологією доцільно використовувати лише в деяких напрямках. Зокрема, відзначається висока якість при укладанні монолітних конструкцій. Створення фундаментної основи, наприклад, помітно перевершує за швидкістю і експлуатаційними властивостями традиційні техніки. Окремі розробки стосуються саме заміни вибропрессования бетонної маси, так як автоматизація будівництва у вигляді точного пошарового формування стяжки виключає утворення повітряних порожнин. За великим рахунком, такі принтери підвищують швидкість процесу і оптимізують логістичні операції, чим і приваблюють великі компанії.

Недоліки будівельних принтерів

Навіть в сучасних виконаннях будівельне друкувальний устаткування не здатне забезпечувати повний цикл монтажних і ремонтних операцій. Незважаючи на бажання виробників і технологів наближати реальність виключення необхідності постстроітельства, ця ідея поки що дуже далека. Крім того, практика показує, що і в нинішньому вигляді технологія (будівництво будинків шляхом 3Д-друку) програє кваліфікованому ручної праці. Виконання стяжки не менше якісно виробляє досвідчена бригада будівельників. Стосується це і традиційної кладці стін. Втім, за швидкістю виконання операцій і точності все ж виграє принтер.

питання ціни

Одним з головних чинників, який стримує поширення такої техніки, є вартість. І все ж в спеціалізованих областях спостерігається чималий попит на будівельний 3Д-принтер. Ціна серійного обладнання початкового рівня становить близько 700-800 тис. Руб. За цю суму можна розраховувати на обмежений функціонал, якого, проте, вистачить на якісне виконання бетонних покриттів, створення стін і фундаментів. Складні технологічні операції подібні пристрої не потягнуть.

Агрегати, які здатні зводити повністю каркасну основу будинків користуються великим поширенням, але й коштують недешево. Як правило, це масивний будівельний 3Д-принтер, ціна якого становить в середньому 2-3 млн. При цьому треба враховувати, що і матеріали у вигляді робочих сумішей потрібні спеціальні - теж по немаленьким цінами.

висновок

При всіх недоліках фахівці відзначають перспективність даного напрямку будівельних технологій. На цьому етапі ще рано говорити про економічну доцільність впровадження подібних розробок на ринок з розрахунком на комерційний успіх. І справа не тільки в тому, що будівельний 3Д-принтер дорого коштує, і свої кращі якості проявляє лише в окремих роботах. Як правило, можливості такого обладнання виявляються неконкурентними при порівнянні з традиційною ручною силою. Єдине очевидна перевага, що виправдує використання такої техніки, полягає у високій швидкості будівництва. Але, знову ж таки, ця сфера розвивається всього кілька років, і не виключено, що вже в недалекому майбутньому розробники зроблять новий крок в просуванні будівельної друку.