Новейшие технологии: дома из 3D принтера

Технология трехмерной печати – перспективное направление в строительстве. Последние достижения в этой области позволяют производить детали любых форм и конфигураций. Группы ученых из Европы, Азии, Америки работают над совершенствованием методов объемной печати. Ряд компаний уже представили образцы новых домов, созданных с помощью 3D принтера. Исследователи подсчитали, что способ снижает затраты на строительство, сокращает время от проектирования до производства в 8–12 раз.

Особенности технологии

Концепция 3D печати с использованием бетона разработана в 2006 году. Растущий спрос на экономичные методы изготовления прототипов стимулировал ее быстрое развитие. Сейчас в промышленности применяют каркасные и бескаркасные принтеры. Первые из-за сложности монтажа и перевозки используют только на производстве. Второй тип предназначен для установки на транспортное средство.

Практикуют два способа применения 3D технологии в строительстве: установку принтера непосредственно на стройплощадке либо производство отдельных элементов конструкции на предприятии. Печать состоит из 3 этапов:

• подготовка данных (разработчики создают пространственную модель будущего объекта, нарезают ее на слои, задают аппарату план укладки бетона);
• изготовление смеси (с порционной либо непрерывной подачей цементной массы на принтер);
• трехмерная печать (смесь выходит через сопла прибора по запрограммированному пути, формируя объемную деталь в соответствии с цифровой моделью).

Усовершенствованный быстротвердеющий состав цемента позволяет производить элементы любой формы. Основной метод печати – послойное экструдирование строительного раствора с последующей обработкой готовых элементов. Реже применяют способы напыления (компонентной склейки) либо селективного спекания, где рабочей смесью выступает песок.

Последние достижения

Шанхайские инженеры собрали принтер с габаритами 150х10 м. Аппарат «печатает» дом высотой до 6 м за несколько часов. Строительным материалом служит усиленная стекловолокном цементная смесь. По подсчетам исследователей Shanghai WinSun себестоимость построенных образцов на 50% ниже, чем при использовании традиционных методов строительства.

Активно развивается технология в США и России. Американские разработчики планируют в ближайшем будущем изготавливать с помощью 3D принтера как несущие стены, так и внутренние перекрытия с встроенной электропроводкой и сантехническим оборудованием. Инженер А. Руденко трудится над совершенствованием принтера, чтобы строить дома даже на холмистой местности. В Миннесоте на разработанном им аппарате были отпечатаны конструкции для небольшого импровизированного замка.

На заметку!

Компания Emerging Objects разработала полимерную массу на основе соли и клеевой смеси для производства внутренних перегородок. Материал отличают легкость, прочность, водостойкость. Полупрозрачные конструкции из него смотрятся привлекательно и футуристично.

В Ярославле группа компаний «АМТ-СПЕЦАВИА» не только построила первый в стране жилой дом с помощью новой технологии, но и сдала его в эксплуатацию. Здание подключено ко всем коммуникациям, соответствует нормам индивидуального жилищного строительства. Площадь дома составила 298 м² – это крупнейшее в Европе здание, построенное методом трехмерной печати. Элементы конструкции были напечатаны в цеху и собраны на месте.

Нидерландские ученые заменили шлакоблоки с классическим строительным раствором керамическими кирпичами. Печатают их на принтере. Детали спроектированы таким образом, что не требуют применения цемента: элементы конструкции скрепляет сама сила тяжести.

Перспективы применения

3D технологии позволят сократить затраты на строительство. С ними от этапа проекта до создания готового дома пройдет не 6–12 месяцев, а несколько дней. Заинтересованность разработками выразили предприятия оборонной промышленности. В Штатах исследования компании, работающей над созданием трехмерных принтеров, финансирует национальный научный фонд при поддержке военных ведомств.

К преимуществам печати 3D относят:

• высокую точность конструкций;
• скорость работы;
• простоту эксплуатации;
• сокращение доли ручного труда, что снижает себестоимость строительства, предотвращает несчастные случаи на производстве;
• создание элементов по заданной цифровой модели.

Исследователи считают, что технология 3D печати выведет строительство на другой уровень. Если сейчас она лишь дополняет традиционные методы, то в будущем успешно заменит ряд из них. Однако для ее внедрения в массовое производство нужны дальнейшие исследования и инвестиции.