3D принтери в будівництві - коли ми будемо друкувати вдома

В даний час з`явилося багато інформації про 3D-принтерах, здатних друкувати об`ємні об`єкти. Але в нашій країні велика частина населення не сприймає ці публікації всерйоз. Можливо, це відбувається тому, що ми добре обізнані з якою черепашачою швидкістю у нас впроваджуються нові розробки.

Але так відбувається не у всьому світі. Уже зараз 3D-принтери широко використовуються для друку окремих об`ємних деталей для різних галузей промисловості. І, звичайно ж, їх можливості не могли пройти повз архітекторів і будівельників.

Розробка нових технологій 3D-друку великих об`єктів

Робота в цьому напрямку ведеться відразу в декількох странах6 Великобританії, США, Нідерландах.

Труднощі друку великих об`єктів полягає не стільки у відсутності обладнання, скільки в необхідності розробки відповідних сумішей, які можна використовувати для будівництва т технологій, здатних замінити традиційне будівництво без втрати міцності зведених будинків.

На даний момент необхідно вирішити три основні завдання 3D- білдінга:

1. Існуючі моделі 3D-принтерів в якості будівельного матеріалу основному використовують бетонну суміш, яка методом екструзії викладається горизонтально на раніше викладений принтером шар.
   Поки немає такого 3D-принтера, який би передбачав самостійне автоматичне армування конструкції. І, якщо укладання горизонтальної арматури ще можна здійснити вручну, то про вертикальному армуванні поки доводиться тільки мріяти.
   Проблема в тому, що як би не була хороша бетонна суміш, без арматури побудована з неї конструкція довго не прослужить. Були ідеї використовувати для будівництва замість бетону АБС-пластик, який набагато міцніше, але питання уперся в гроші - пластик приблизно в 30 разів дорожче бетону.
2. При виготовленні бетонних конструкцій традиційним способом для підвищення міцності конструкцій завжди використовується метод віброусадкі бетонної суміші, який дозволяє видалити з тіла конструкції порожнечі, пори і повітря. В кінцевому підсумку міцність конструкції багато в чому залежить від якості проведення цієї процедури.
   Технологія ж 3D-будівництва не може використовувати вібрацію як метод ущільнення бетонної суміші, так як в ній не передбачено використання опалубки. Якщо ж валити вібрації тільки що покладену принтером бетонну суміш, то вся конструкція просто втратить форму і розповзеться.
3. Який метод 3D-будівництва взагалі більш доцільний? Чи варто ламати голову над тим, щоб повністю автоматизувати всі процеси, виключивши людський труд?

У зв`язку з цим пропонується 3 основні варіанти, вигоду застосування яких ще належить прорахувати:

• Супер-складний 3D-билдер і один оператор, який працює з ним. Можливий термін зведення будинку - 1 день.
• Складний 3D-билдер і невелика бригада працівників (2-3 людини), які вирішують невластиві техніці завдання (складні форми будівлі, нестандартні рішення стін і перекриттів). Можливий термін спорудження будинку - 1-2 дня.
• Більш простий і недорогий 3D-билдер і досить численна бригада робітників (5 - 10 осіб), що вирішує всі невластиві йому завдання. Можливий термін спорудження будинку 2 - 3 дні.

Використання технології в різних країнах

В даний час в різних країнах безліч інженерів намагаються вирішити всі вищевикладені проблеми. Наприклад, вчені з британського університету Loughborough University створили унікальний за властивостями цементний склад, використання якого дозволяє друкувати вироби практично будь-яких форм: кубічних, опуклих, вигнутих, креугольних.

Ця технологія дозволяє створювати як невеликі конструкції зразок будівельних блоків , вазонів, лавок, так і великі будівельні конструкції. Утворені бетонні фігури легко піддаються необхідної коректує обробці і обробці.

Вчені з Південнокаліфорнійського університету, натхненні британським досвідом, пропонують створювати величезні принтери для друку прямо на будівельному майданчику. Вони створили проект під назвою Contour Crafting, основою якого є використання просто величезного 3D-принтера, який збиратимуть на будівельному майданчику і використовувати не тільки для друку несучих конструкцій, а й для створення каналізації та електропроводки.

Якщо в Британії і Америці поки що ведуться досліди, то шанхайська компанія Shanghai WinSun вже створили і зібрали власний 3D-принтер гігантських розмірів (150 * 10 м), за допомогою якого можна створювати будівлі висотою до 6 м.
Будівельним матеріалом тут служить цемент, змішаний зі скловолокном, який виконує роль арматури.

Виробництво будівельних принтерів

Поки на ринку не дуже багато виробників 3D-принтерів для будівництва. Одним з них є компанія з Словенії BetAbram, яка вже виробляє 3 моделі цього обладнання.

Вартість самої бюджетної моделі становить 12000 євро, для дорогих моделей цей показник складе понад 20000 євро. Такий принтер, не дивлячись на свою невелику висоту, може надрукувати будинок об`ємом до 144 куб м.
Італійська компанія Wasp в даний час завершує роботу над обладнанням, яке в як будівельний матеріал буде використовувати глину.

В нашій країні виробництвом будівельних принтерів займається компанія Спецавіа, яка пропонує поки 2 моделі, за допомогою яких можна споруджувати будинки розмірами 1 * 7 * 3 м і 5 * 3,2 * 2,8 м.

Як ще використовуються 3D-принтери в будівництві

Незважаючи на привабливість ідеї друку будинку цілком, не всі компанії вважають це за доцільне. Наприклад, в Нідерландах вирішили піти іншим шляхом і використовувати можливості об`ємної друку для виготовлення керамічної цегли, названих PolyBricks.

При цьому розробники вирішили відмовитися від використання для з`єднання цегли клеять складів. Замість цього за основу взяли столярні технології з`єднання деталей між собою. В результаті будівельні блоки мають конічну форму і створюються таким чином, щоб з`єднує силою була гравітація. Блоки проходять випал вогнем, після чого їх зовнішній вигляд нагадує глазурована цегла.

Чи скоро в Росії будуть друкувати вдома?

У нашій країні розробка таких пристроїв поки ведеться не дуже активно, але вчені працюють над створенням власних унікальних технологій.

Наприклад, В Набережних Челнах створюють установку, яка буде розміщуватися не над будівлею, будуючи його знизу-вгору, і всередині нього. Будівництво несучих конструкцій буде проводитися роботом, який друкує не "під собою" а "навколо себе». Закінчивши роботу, він просто виїде з готового будинку через створений ним же самим отвір.

Мініатюрна форма майбутніх будівель дозволить вирішити багато питань, що стосуються зниження витрати будівельного матеріалу і більш рівномірного розподілу навантажень.

Ведеться також і робота над винаходом нових будівельних матеріалів. Одним з них буде суміш водостійкого гіпсового в`яжучого з подрібненими відходами полімерів, картону, скла та паперу. також в даний момент проходить випробування покращений Стеклофібробетон, пристосований для використання в будівельних принтерах.

Як скоро в нашій країні почнуть будувати будівлі таким способом, сказати важко. Здається, що спочатку будуть зводити найпростіші невеликі конструкції або використовувати об`ємні принтери для створення блокових конструкцій.