3D-печать впервые появилась в 80-х и по сей день применяется в новых областях. Мы живем в ту эпоху, когда технология строительной печати стремительно развивается.
Возвести устойчивые к метеоритам здания на Луне и Марсе? Да! Построить дом за 24 часа? Все это стало возможным.
Технология кажется очень перспективной, ведь она в первую очередь экологичная, а также может воплотить в жизнь любые дизайн-проекты. В статье мы рассмотрим не только достоинства 3D-печати в строительстве, но и ее недостатки.
Как работает технология?
Для 3D-строительства применяются огромные принтеры. Для создания сооружений используют в основном бетон, а также материалы на основе серы, известняка, золы, крупнозернистого заполнителя, медного шлака и глины.
Принцип работы очень простой: 3D-принтеры выдавливают материал послойно, по заданной трехмерной компьютерной модели. После застывания раствора мы получаем полноценное сооружение, которое отличается своей высокой прочностью.
Технология строительной 3D-печати: родом из России
Первый в мире объект, напечатанный бетоном на строительной площадке в США, создал наш соотечественник Андрей Руденко, а Никита Чен-Юн-Тай – владелец иркутской компании Apis Cor, построил самое большое здание мира с помощью этой технологии.
Самое большое в мире здание, изготовленное при помощи 3D-принтера стоит в Дубае. Это двухэтажный офис для одного из госучреждений удалось напечатать за 21 день. Высота постройки достигает 9,5 метров, общая площадь – примерно 6400 квадратных метров.
В России лидер по производству строительных 3D-принтеров – компания «АМТ-Спецавиа» из Ярославля. Компанией разработан S-500 – самый большой строительный принтер во всем мире. Именно эта компания первая в мире начала продавать по всему миру серийные строительные 3D-принтеры.
Первый в России и Европе дом, напечатанный полностью на 3D-принтере, появился в подмосковном Ступине в 2017 году. Проект был разработан российской компанией Apis Cor, на печать ушло всего 24 часа. Круглую форму выбрали не случайно – проектировщики хотели показать все возможности 3D-печати. После завершения печати дом стал выставочным объектом.
За последние годы Россия значительно продвинулась в технологии строительной 3D-печати. Недалеко от Ярославля, около поселка Туношна, уже началось строительство поселка из 12 домов с помощью 3D-принтера. Цена дома общей площадью 46 квадратных метров – всего ₽914 тысяч. Поселок возводит компания «АМТ».
Еще один уникальный проект: московская дизайн-студия Hassell Studio и благотворительная организация to.org построили павильон, напечатанный на 3D-принтере. Для его создания использовали материалы из переработанного пластика, изготовленные студией Nagami. Всего создадут несколько таких павильонов для привлечения внимания общественности к проблеме загрязнения окружающей среды и вторичного использования отходов производства.
3D-печать – экологическое будущее строительства?
По данным отчета ResearchAndMarket, мировой рынок строительной 3D-печати в 2022 году оценивается в $354,3 млн, и, по прогнозам, достигнет $11068,1 млн к 2027 году, увеличившись на 99,04%.
За последние десятилетие эту технологию достаточно усовершенствовали и снизили ее стоимость, поэтому в будущем она может стать настоящим мейнстримом.
Строительная отрасль – лидер по выбросам CO2, а также по количеству мусора, который остается после каждой стройки. Строительная 3D-печать снижает объемы использованных материалов, и, как следствие, сокращает выбросы CO2 при их производстве. Стоит отметить, что 3D-принтер работает тихо, поэтому можно будет забыть о шумных стройках.
Сейчас компании также разрабатывают для печати экобетон с добавлением полимеров. При производстве экобетона выбросы CO2 снижаются от 30% до 100%. Уже разработали материал для 3D-печати из марсианской пыли, не меньше удивляет и материал для 3D-печати из соли.
Получается, что строительная печать – это абсолютно безотходное строительство, которое снижает потребление энергии, минимизирует ошибки в строительстве, а также сокращает расходы на материалы.
Есть ли у 3D-печати недостатки?
На первый взгляд у технологии нет недостатков, но на самом деле это это не так. Строить можно только в сухую погоду и при плюсовой температуре, поэтому принтеры в основном покупают южные регионы России. Не до конца отработана технология армирования деталей, изготовленных на 3D-принтере. Но главный недостаток – это ребристые стены, которые не всех покупателей устраивают. Полностью зашлифовать поверхность можно, но это потребует огромных трудозатрат. Стены лучше красить или просто обыгрывать как элемент дизайна.
На сегодняшний день технология не позволяет создать полноценный функциональный дом. Напечатать можно только каркас, стены или крышу, а окна и коммуникации нужно устанавливать отдельно. И печатаются в основном малоэтажные здания, можно только представить, насколько должен быть большим принтер для строительства многоэтажки.
Важно отметить и ограниченность использования материалов в таком строительстве. 3D-принтеры хоть и могут выполнить сложный футуристичный дизайн дома, но выбор материалов будет небольшой.
На данном этапе развития технологии также отсутствуют стандарты и контроль качества. И ясно, что пока они не появятся, технология не будет использоваться масштабно.
Как 3D-печать используют в мировом строительстве
Строительная 3D-печать используется масштабно в Китае и Японии. В Китае заказчик уже сам может выбрать конфигурацию комнат и распечатать свой дом.
Китайская компания Yingchuang New Materials первой стала строить здания с помощью трехмерных принтеров, использующих вторичные материалы. Компания потратила ¥20 миллионов на разработку устройства, которое может печатать дома со скоростью 10 сооружений в сутки. В будущем разработчики планируют использовать технологию и для строительства многоэтажных зданий.
Офисное здание в Дубае в духе Захи Хадид. В общей сложности, для строительства потребовалось 17 дней и $140 тысяч. Проект обошелся на 50% дешевле, чем традиционное строительство аналогичного здания. Испытания на прочность стройматериалов проводились в Китае и Великобритании.
Строительная 3D-печать может быть использована не только для возведения домов. Например, американский концерн GE использует принтеры COBOD для строительства опор для ветряных генераторов в цеху. А в Шанхае возвели мост при помощи 3D-печати – выглядит необычно.
А этот дом в городе Масса Ломбарда недалеко от Болоньи в Италии напечатан из глины, воды и волокон рисовой шелухи. Куполообразный дом возвели всего за 200 часов.
Что дальше?
Следующий шаг – полное использование автоматизированных процессов. Роботы смогут выполнить работу без участия человека, по заданной модели. Сами смогут проводить коммуникации, вставлять окна и лестницы, а также делать внутреннюю и внешнюю отделку.
Эта технология может решить много проблем. Например, она пригодится в странах, где высокая численность населения и критично не хватает жилья, а также в местах, где часто происходят стихийные бедствия. При строительстве можно использовать вторичные материалы: песок и сено, также применять минеральные добавки. Все это поможет снизить выбросы CO2 в атмосферу.
Для того, чтобы технология широко использовалась, нужно разработать нормативы проектирования домов для строительной 3D-печати. Российские принтеры востребованы за рубежом, но в России на данный момент нет специальных механизмов, которые смогут стимулировать развитие 3D-печати в стране. Для того, чтобы повсеместно начать использовать 3D-печать, потребуются большие инвестиции. Стоимость 3D-принтеров может достигать миллионов долларов, и пока не каждая строительная компания сможет такое себе позволить.