3D принтеры в строительстве Голосов: 1 Адрес блога: https://3dstroj.blogspot.com/ Добавлен: 2025-05-15 16:11:25 блограйдером frodull

Иркутский строительный 3D-принтер установил рекорд Гиннесса

2022-05-22 14:46:00 (читать в оригинале)

 В Дубае открылось самое большое 3D-печатное здание в мире, уже занесенное в книгу рекордов Гиннесcа. Стены здания возведены с помощью строительного 3D-принтера за авторством иркутской компании Apis Cor. 

После нашумевшего демонстрационного проекта в Ступине, где зимой 2016-2017 года Apis Cor возвела первое отечественное 3D-печатное здание (на иллюстрации выше), об иркутской компании почти ничего не было слышно, но ребята не сидели без дела.

О земляных работах в России

Стартап принял участие в конкурсе NASA по разработке и демонстрации перспективных строительных аддитивных технологий для освоения Марса в одной команде с нью-йоркским архитектурным бюро SEArch+. Команда одержала победу на одном из промежуточных этапов, как раз когда дело дошло до практической 3D-печати, но в финал не прошла.

Но ничего страшного: пока NASA решает кто будет печатать на Марсе, Apis Cor взяла реванш на Земле, напечатав рекордное здание в Дубае. Для сравнения, площадь домика в Ступине составляла всего тридцать семь квадратных метров, тогда как дубайское здание охватывает уже 640 квадратных метров. Более того, это еще и первая в своем роде двухэтажная 3D-печатная конструкция общей высотой 9,5 метров.

Субсидия на строительство дома молодой семье в 2019 году

Двух и даже пятиэтажные 3D-печатные дома уже существуют, но с одной оговоркой: предыдущие проекты собирались из заранее подготовленных блоков, тогда как Apis Cor, судя по всему, напечатала здание «целиком». На руку сыграла необычная конструкция 3D-принтера, отличающегося от более распространенных портальных систем относительно малой массой, компактностью и вытекающей транспортабельностью.  

В 3D-принтерах Apis Cor строительная смесь наносится головкой на телескопической штанге, установленной на поворотной платформе и регулируемой по высоте. Фактически, установка печатает стены вокруг себя. После завершения печати оборудование поднимается с помощью автомобильного крана и переносится на новое место для следующего этапа работ, либо в кузов грузовика для транспортировки.

Жители «Умных городов» заплатят меньше за услуги ЖКХ

Другими словами, в этом проекте сначала напечатали первый этаж, потом уложили перекрытия, перенесли на них 3D-принтер и приступили к печати стен второго этажа. Следует полагать, что двумя этажами можно не ограничиваться.

В качестве расходного материала использовалась гипсовая смесь собственной разработки, изготовленная из местного сырья. После 3D-печати несъемной опалубки стены заполнили арматурой, а затем залили тяжелым бетоном. Расчет конструкции произвел Московский государственный строительный университет.

Ошибки проектирования при строительстве малоэтажных зданий

При проектировании учитывались такие факторы, как сейсмостойкость и вертикальные нагрузки, проводился модальный анализ, рассчитывалась устойчивость к сдвигу и разрушению под воздействием горизонтальных сил и так далее.

Результат стараний — официальный рекорд Гиннесса, только зарегистрированный не на Apis Cor, а на дубайский муниципалитет, организовавший проект. Иркутские строители-печатники ни в официальной сводке муниципалитета, ни в СМИ не упоминаются вообще, хотя необычная аддитивная система отчетливо видна в видеоролике, опубликованном дубайскими властями (см. ниже), да и сама компания не скрывает причастность к проекту.

Как распознать потенциальный долгострой

К 2030 году власти Дубая намереваются довести долю новых зданий, возведенных с применением технологий 3D-печати, до 25%. На ближневосточном рынке Apis Cor придется конкурировать с рядом предприятий, включая нидерландскую CyBe Construction с ее мобильным 3D-принтером на гусеничной платформе и китайскую WinSun, построившую первое дубайское 3D-печатное здание в 2017 году. Подробнее о компании Apis Cor и о дубайском проекте можно узнать на официальном сайте по этой ссылке.

https://stroysl.ru/?p=2029

---

3D-принтер в строительстве будущего

2022-05-10 14:35:00 (читать в оригинале)

 Если изучить последние мировые новости, становится все более очевидным постепенное внедрение 3D печати в самые различные сферы. Не является исключением и строительная отрасль. Возможно, что очень скоро именно эта технология позволит не только обеспечить население недорогим собственным жильем, но также сделает возможным строительство зданий в труднодоступных местах планеты.

 

Этот технический метод изобрел североамериканский инженер Чак Халл, запатентовав собственное открытие в 1986 году. Новый процесс предполагает объединение молекул с помощью лазера для трансформации полимеров в разные жесткие структуры. Вначале 3D-печать была использована в автомобилестроении с целью формирования «быстрых прототипов». Далее область применения увеличилась и была адаптирована под строительство.

Печать здания на 3D-принтере

На фото показано 3D-печатающее устройство. С его помощью впервые в истории России было распечатано жилье. При этом применялся бетонный раствор.
Строение площадью 38 кв. м, находится в городке Ступино Московской области. На изготовление стен и перегородок ушло менее 24 часов. Затем печатающее устройство было извлечено из построенного дома краном-манипулятором.
 

Как строил дом 3D-принтер

На фото — готовое жилище, выстроенное с помощью 3D-технологий в Подмосковье. Поскольку работы велись в зимнее время, потребовалось закрыть печатающее устройство и строительную площадку тентом. Такие меры были необходимы, чтобы гарантировать комфортные температурные условия для использовавшейся бетонной смеси. Однако в будущем разработчики намерены решить вопрос с помощью новых морозоустойчивых материалов. К слову, 3D-печатающее устройство фирмы Apis Cor способно работать при температуре - 35ºС.

Метод 3-D печати

Нужно отметить, что 3D- принтер позволяет печатать конструкции послойно. Принцип тот же, что и с печатью текста на бумаге, только чернила заменены на другой материал. Особенно популярно использование бетона, пластика, стали, синтетических смол и прочих материалов.

Недавно стало известно о намерении датской компании Printhuset напечатать офисное здание в Компенгагине. Сделать это планируется с помощью трехмерного принтера, изготовленного на ярославском предприятии «Спецавиа». Российское 3D-устройство способно распечатывать слои, толщиной до двух сантиметров при объезде вокруг сооружения.
 

Цена вопроса

Стоимость трехмерного печатающего агрегата зависит от комплектации и может составить от 960 000 рублей до пяти миллионов.
 

Лидеры 3D-строительства 

Лидером в сферы строительства зданий с помощью 3D-принтеров пока остаётся Поднебесная. Именно в Китае отпечатан многоэтажный дом общей площадью 1 100 квадратных метров. Безусловно, чтобы строительство такого здания стало возможным, пришлось печатать детали по отдельности, а затем транспортировать и собирать их непосредственно на стройплощадке. 

Офисное здание в Дубае

Пойти на рекорд решили и в крупнейшем городе Объединенных Арабских Эмиратов - Дубае. Здесь было распечатано офисное здание, цена которого не превысила 140 000 $ - экономия 50%. Площадь сооружения составила 250 кв.м. Всего на стройплощадке было задействовано 19 человек.

Что сдерживает развитие 3D-печати в строительной отрасли

По мнению экспертов, развитие 3D-печати сдерживают масштабы. Так, для строительства дома высотой порядка двух-трех этажей, нужен поистине гигантский принтер, цена которого будет соответствующей. Либо, трехмерное печатное устройство придется снабдить функцией перемещения по строительным лесам, разработав специальную программу. Именно по этой причине все отпечатанные строения либо невелики по своим размерам, либо строятся из отдельных составляющих.

https://www.domostroynn.ru/statyi/mirovaya-arhitektura/3d-printer-v-stroitelstve-budushhego

---

ПРИМЕНЕНИЕ 3D ПРИНТЕРОВ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ, ДОСТОИНСТВА И НЕДОСТАТКИ ТЕХНОЛОГИИ

2022-05-10 14:30:00 (читать в оригинале)

 , ориентированные на изучение возможности применения 3D печати в строительной сфере. В 2012 году профессор Берох Кошневис из университета Южной Калифорнии провел презентацию своего инновационного проекта – строительство домов с помощью 3D принтера. Это – устройство, использующее метод послойного создания физического объекта по цифровой 3D-модели. Для печати зданий и сооружений Кошневис предложил использовать послойный метод создания, который он назвал Контурной обработкой. 3D-принтер в строительстве – это роботизация производства, своего рода конвейер. На данный момент уже появились 3D принтеры для строительства домов в натуральную величину. Они имеют внушительные размеры и высокую стоимость, работают с различными строительными материалами, такими как цемент, гипс и другие. На данный момент строительные 3D принтеры находится в стадии разработки и те модели, которые имеются в настоящее время, являются экспериментальными моделями. Однако, не смотря на это, такие устройства имеют достаточно большие перспективы.

Современные модели 3D принтеров размещаются на рельсах по обе стороны здания. На сегодняшний день максимальная высота печатающей головки достигает 6 метров, что равняется высоте обычного двухэтажного дома. Для транспортировки принтера необходим специальный тягач, а для установки на рельсы в месте применения потребуется кран.

Стоит отметить, что для того, чтобы построить здание при помощи строительного 3Д принтера в первую очередь необходимо подготовить площадь, залить фундамент будущего здания и разровнять окружающую местность, чтобы сам принтер стоял максимального ровно. Только после этого можно устанавливать сам принтер.

Главное отличие 3D принтера от любого другого промышленного робота в способе создания продукции. В частности, строительный 3D принтер имеет сопло или экструдер и выдавливает из него быстротвердеющую рабочую смесь. Поверхность, на которой создается объемное изделие, называется рабочей зоной и имеет размеры, задаваемые величиной хода сопла. Причем опалубки не требуется. То есть, строительная машина объемной печати декларируется как самодостаточный механизм, способный, при подключении электроэнергии, буквально на голом месте создать готовое здание.

Известно о трех способах создания объемной конструкции: 

1. Послойное эктрудирование вязкой рабочей смеси. 

Этот метод используют большинство строительных принтеров. Он заключается в том, что 3D механизм имеет экструдер или же сопло из которого выдавливается быстро затвердевающая бетонная смесь, в которую включено множество различных добавок. Каждый очередной слой выдавливается 3D принтером поверх предыдущего , благодаря чему формируется определенная конструкция.

2. Метод спекания/селективное спекание. 

При этой технологии в рабочей зоне 3D машины происходит расплавление рабочей смеси, причем плавление достигается, применительно к строительству, сконцентрированным лазером или солнечным лучом, а рабочей смесью выступает обычный песок.

3. Метод напыления/ компонентной склейки. 

При этом способе из рабочего сопла выходит струя песка, которая тут же смешивается с клеящим составом/катализатором, образуя объем в программно заданной точке.

Методы спекания и напыления экологически безвредны, так как используется солнечная энергия.

Существуют два вида конструкций –в виде мостового крана и в виде стрелы- манипулятора. Интересную концепцию, основанную на идее подачи рабочей смеси под высоким давлением в 3D-принтер, имеющий довольно изящную мостовую конструкцию, предложил промышленный дизайнер Себастьян Бернар.

Технологии 3D печати имеют довольно большой ряд преимуществ . Например, Строительные 3D принтеры могут позволить застраивать территории в рекордно короткие сроки, создавая целые улицы и кварталы за считанные месяцы. При этом весь процесс будет требовать значительно меньше финансовых затрат, нежели строительство традиционными методами. Еще одно не маловажное преимущество заключается в том, что в процессе строительства до минимума уменьшается влияние человеческого фактора. Ведь количество операций выполняемых принтером может составлять более 90% от обычно выполняемых работ человеком на стройке. Благодаря этому обеспечивается максимальная точность и непрерывность строительного процесса, которая ведет за собой меньшие сроки строительства, а значит и меньшие финансовые затраты. 3D принтер способен работать 24 часа в сутки и 7 дней в неделю, рабочим нужно лишь следить за устройством и по окончанию работ вставить двери и окна в заранее отлитые проемы.

Но, не смотря на все это, широкому применению 3D принтеров в строительстве пока препятствует несколько факторов:

1.   В качестве рабочей смеси нельзя применять бетоны, требующие виброобработки, т.к. из- за невозможности использования соответствующих установок значительно снижается прочность материала. Требуется высокая скорость схватывания и твердения смеси. Невозможно бесконечно усиливать действие ускорителя без опасности ухудшения качества. Решением может быть разработка новых/глубокая модификация видов строительных материалов. На данный момент такие составы бетонной смеси слишком дороги для производства .

2.                 Нет отработанной технологии по установке арматуры, т.к. вертикально устанавливаемые стержни мешают принтеру свободно перемещаться над слоями на нужной высоте. В качестве арматуры может быть применена инновационная технология тканных объемно-сетчатых каркасов. Предлагается соединять арматуру на штифтах, свинчивать и пр. Возможно, проблема армирования будет решена применением двух роботов сразу: один монтирует арматуру, другой укладывает смесь.

3.Невозможность виброобработки. При монолитном и при блочно –панельном строительстве применяется виброобработка для удаления воздуха и воздушных пустот из бетона. Благодаря этому железобетон имеет очень высокую прочность. Но в случае с 3D строительством из-за отсутствия опалубки и краткосрочного размещения поддерживающих формовочных лопаток в контакте с бетонным раствором виброобработка практически невозможна. В результате построенное здание или сооружение по данной технологи е простоит долго.

4. Технология заливки осуществляется волнами, в которых остаётся воздушная прослойка, что по заявлению инженеров компании Contour Crafting обеспечивает необходимую степень утепления дома, но, подобный способ годится лишь для умеренного климата. В более   холодных   странах   дом,    созданный   по    подобной     технологии, потребует дополнительного утепления.

5.И одним из самых существенных ограничений является то, что бетон, используемый при контурной заливке, застывает  лишь  при  плюсовой  температуре,  что  сводит на нет возможность использования подобных 3D принтеров зимой или в холодном климате.

6.    Существует ограничение возводимых зданий по высоте. Они должны быть не более четырёх этажей. Из-за того что в конструкции здания используется специальный облегченный арматурный каркас, который укладывается лишь в процессе заливки бетона. Это сильно снижает прочность здания.

Подведя итого можно сказать, что эта технология имеет огромный потенциал в развитии, но требует существенных доработок и дополнительных финансовых вложений. И пока оправдывает себя лишь при стационарном, промышленном и поточном производстве сложных бетонных изделий, пригодных для строительства быстровозводимых домов по принципу конструктора.

 

 

Список литературы

 

 

1.        Зотов,    С.П/Технология    3d-печати    зданий    и    отдельных    архитектурных форм/Зотов, С.П., Мензулов, Л.А., Вартанов, О.С

2. Обзорная статья по 3D-строительным технологиям[Электронный ресурс]https://geektimes.ru 

3. Low-cost 3D Printing for Science, Education and Sustainable Development / Доступная 3Д печать для науки,образования и устойчивого развития. E. Canessa, C. Fonda и M. Zennaro

https://izron.ru/articles/tekhnicheskie-nauki-tendentsii-perspektivy-i-tekhnologii-razvitiya-sbornik-nauchnykh-trudov-po-itoga/sektsiya-6-gornaya-i-stroitelnaya-tekhnika-i-tekhnologii-spetsialnost-05-05-00/primenenie-3d-printerov-v-stroitelstve-dostoinstva-i-nedostatki-tekhnologii/

---

Что нам стоит дом… напечатать. 3D-принтеры в строительстве

2022-05-10 14:22:00 (читать в оригинале)

 Сейчас реализацией строительных проектов с помощью 3D-печати занимаются во многих странах мира. В США, Нидерландах, Новой Зеландии, Италии, Германии, Китае и даже Индии уже производят недорогое и доступное жилье по этой технологии.

---

Применение 3D-принтера в строительстве

2022-05-10 14:16:00 (читать в оригинале)

 Современные строительные технологии – очень востребованный товар, специалистов в этом деле принимают с распростёртыми объятиями, переманивая у конкурентов. Гонка почти космическая – кто первым выложит на рынок инновацию, тот и получит супервыгоду. Неудивительно, что трудолюбивые китайцы уже не просто изобрели, но и стали чуть ли не массово выпускать строительные принтеры. Они продемонстрировали миру, как всего один агрегат за 30 дней построил целый поселок. Не отстают от них и другие страны, отечественные производители тоже включились в этот бизнес и пока на их стороне очевидная выгода – устройство строительного принтера довольно габаритное.

Итак, что такое 3D принтер и как он работает? Главная задача механизма состоит в последовательной послойной подаче строительной смеси на площадку. Программное обеспечение руководит сервоприводом, заставляя его оставлять места для оконных и дверных проемов, прокладки коммуникаций. Материалом строительства является обычный пескобетон, а также смеси на основе гипса, фиброволокна и геополимеров.

Работа устройства требует предварительной подготовки площадки и проекта здания.

От обычной печати 3D принтером строительный отличается, разве что, габаритами и используемым сырьём. Раствор подается с помощью автоматического экструдера. Благодаря компьютерному управлению, движения головки принтера имеют отклонения, разве что, в пару миллиметров.

Как работает 3D строительный принтер: три варианта

Бетон с помощью строительного принтера наносится слоями. Для большей прочности конструкцию армируют в вертикальном или горизонтальном направлении. Есть три принципа работы 3D принтера:

• экструдирование послойным методом – через сопло машины давится вязкая смесь из бетона с добавками;
• селективное спекание – автомат плавит рабочую смесь (песок) с помощью лазера;
• напыление – в сопле происходит смешивание песка и клейкого состава, и полученная смесь напыляется на поверхность.

Конструкции 3D принтеров для строительства дома

Для выполнения задач на строительной площадке могут использоваться две модели принтера: в виде мостового крана или в форме стрелы с манипулятором. Какую из них удобнее использовать решает инженер на площадке. Все зависит от сложности проекта.

Плюсы и минусы применения 3D-принтера в строительстве

Преимущества новой технологии привлекают современных застройщиков. Если есть необходимость в короткие сроки и с минимальными затратами построить комплект объектов, принтер просто необходим. Затраты сокращаются за счёт сокращения рабочих мест, ведь для этого большого 3D принтера требуется всего один оператор и водитель с бетономешалкой.

И, наконец, несомненным преимуществом является существенное сокращение сроков строительства. Работы на 3D принтере могут вестись круглосуточно, ему не требуется специальное освещение или выходные дни.

Прежде чем вы озадачитесь покупкой строительной машины, обратите внимание и на её недостатки:

Современные технологии и производители принтеров для 3D печати домов

Технология Contour Crafting была изобретена иранцем Б. Хошневисом. В настоящее время этот ученый продолжает свои разработки под патронажем ВМС США и NASA. Большая часть его трудов пока засекречена, но основной принцип известен – он заключается в нанесении смеси с помощью экструдера. Ученый работает над задачей полностью автоматизировать процесс, включая установку арматуры.

Итальянец Энрико Дини пошёл в своих разработках другим путём: он предлагает использовать не один экструдер, а комплект из сотен сопел, который крепится к подвижному манипулятору. Работа машины напоминает струйный принтер, он напыляет смесь песка и оксидов металлов с хлоридом магния. Технология получила название D –Shape.

Отечественный конструктор Андрей Руденко отвез своё детище, строительный принтер «СтройБот», в США. После нескольких неудачных попыток привлечь внимание к своей работе, он наконец нашел отличный способ прорекламировать свой продукт – построил часть гостиницы для филлипинского предпринимателя. В качестве рабочей смеси он использовал геополимерный бетон.

Реальный опыт производства и продаж в этой области у екатеринбургской компании «Спецавиа». Сегодня этот отечественный производитель предлагает 7 вариантов строительных принтеров разного размера и назначения.

Конкурент «Спецавиа» – иркутский концерн Apis Cor. Он отказался от идеи использовать портальную конструкцию и сделал упор на телескопические манипуляторы, которые свободно передвигаются на поворотной платформе. Установка очень мобильна и может перевозиться в обычном грузовике. Её уже активно используют для строительства домов на 3D принтере в России.

Самый известный производитель строительных машин – китайская компания WinSun. Хошневис обвинил китайцев в краже его технологии. Даже если это так, WinSun, в отличие от иранского ученого, уже принесло эту технологии в массы. Они заключили договоры по постройке жилья в разрушенных войной областях Ирака.

Познавательное видео: что можно сделать на 3D принтере

Строительная машина может создавать цельные объекты, такие как дома, или производить панели и другие стройматериалы. Наглядный пример как работает 3D принтер в этом видео: