3D-принтер для строительства

Сегодня 3D печать вызывает самый живой интерес общественности. За достаточно короткий промежуток времени, прошедший с момента появления первых 3D-принтеров, люди научились печатать посуду, одежду, игрушки, расходные материалы для принтеров и сами принтеры, машины, и даже человеческие органы и ткани. Следующим шагом на пути развития технологии 3D-печати стала печать строительных конструкций и жилых домов.

Группа учёных под руководством доктора Сунгву Лима (Sungwoo Lim) из британского Университета Лафборо (Loughborough University) разрабатывает новые подходы к применению 3D-печати в строительстве. Проект финансируется из средств Исследовательского совета инженерных и физических наук (EPSRC) при Исследовательском центре по Инновациям в промышленности и строительстве Университета Лафборо.

Учёные, задействовав технологию 3D-печати и усовершенствованную формулу цемента, научились печатать как небольшие конструкции типа цветочниц, вазонов, лавочек и строительных блоков, так и полноразмерные конструкции для строительства. Новая технология обеспечивает полную свободу творчества при проектировании зданий, которые отныне могут иметь любые формы и линии: изогнутые, выпуклые, кубические, краеугольные и т.д. 

Не так давно исследователи продемонстрировали конструкцию под названием «Чудесная скамейка» размером 1х2х0,8 м. Прочность материала, изготовленного для печати 3D-скамейки, составила 95 % от прочности бетона. Фотография полученной конструкции представлена на рисунке 1.

3D-скамейка, напечатанная строительным 3D-принтером

Рис. 1. «Чудесная скамейка», напечатанная строительным 3D-принтером

Строительный 3D принтер в своей работе использует технологию экструдирования, при которой каждый новый слой строительного материала выдавливается из принтера поверх предыдущего слоя. О высоком разрешении печати в данном случае говорить не приходится, да это и не критично для строительства, так как бетон легко поддаётся последующей обработке и отделке. Зато 3D-печать позволяет получить уникальные бетонные формы без опалубки, существенно сократив при этом затраты живого труда и время сдачи объекта.

Чтобы конструкция получилась прочной и гладкой, учёные решили использовать вместо обычной печати многослойную. В результате была создана первая в мире пустотелая панель с двойными закруглёнными контурами. Учёные изготовили и другие конструкции, которые можно с успехом использовать для строительства (рисунок 2).

Пустотелая панель с двойными изогнутыми контурами

Рис. 2. Пустотелая панель с двойными изогнутыми контурами

Разработчики уверены, что технологии 3D-печати уготовано большое будущее. В ближайшее время планируется заменить 3-осную систему роботизированной руки на 7-осную, увеличив тем самым скорость печати, качество готовых конструкций и обеспечив возможность запечатывания больших объектов.

Ещё один проект, связанный с использованием строительных 3D-принтеров, разработала группа учёных из Южно-Калифорнийского университета под руководством профессора Берока Кошневиса (Behrokh Khoshnevis). Идея, положенная в основу проекта, проста и понятна. Авторы предлагают установить на строительную площадку гигантский 3D-принтер, подключив к нему компьютер с особым программным обеспечением. После этого остаётся лишь обеспечить непрерывную подачу на 3D-принтер бетона. По команде оператора 3D-принтер будет заливать фундамент будущего здания, формировать его стены. Бригаде строителей останется лишь контролировать процесс 3D-печати и укладывать плиты перекрытия на разных стадиях возведения здания.

Макет 3D-принтера для печати зданий и сооружений показан на рисунке 3.

Макет 3D-принтера

Рис. 3. Макет 3D-принтера для печати зданий и сооружений

Применение строительных 3D-принтеров повысит точность возведения зданий и многократно сократит сроки их сдачи. Автоматизация ручного труда позволит сократить численность строительных рабочих и минимизировать риск производственных травм.

Строительный 3D принтер для печати бетоном в сложенном состоянии

3D принтер для печати бетоном в сложенном состоянии

Строительный 3D принтер для печати бетоном
3D принтер для печати бетоном на строительной площадке

Строительный 3D принтер возводит строительные конструкции

3D принтер возводит из бетона строительные конструкции

Рис. 4. Визуализированная модель строительного 3D-принтера

Технология 3D-печати зданий и сооружений, предложенная  группой учёных из Южно-Калифорнийского университета, была названа Contour Crafting, она включает в себя огромный 3D-принтер, который устанавливается над местом строительства дома. Принтер возводит стены, накладывая друг на друга многочисленные слои бетона, на ходу добавляя проводку и сантехнику. В итоге получается готовое здание, только без дверей и окон. Принтер может также красить стены и укладывать плитку. Таким образом, принтер способен выполнить до 90 % операций, связанных с возвещением зданий.

А вот так работает прототип 3D-принтера для печати бетоном (рисунок 5).

Строительный 3D-принтер печатает бетоном строительную конструкциюСтроительный 3D-принтер печатает бетоном строительную конструкцию

Строительный 3D-принтер печатает бетоном строительную конструкциюСтроительный 3D-принтер печатает бетоном строительную конструкцию

Рис. 5. 3D принтер печатает бетоном строительную конструкцию

3D-принтер с системой Contour Crafting был разработан специально для строительства бюджетного жилья. Однако со временем он может быть модифицирован для строительства более дорогого жилья класса «Люкс», а также для более объёмных нежилых помещений.

На данном этапе развития технологии 3D-печати планируется строить дома общей площадью до 230 кв.м не более чем за 20 часов.

Применение 3D-принтеров в строительстве позволит отойти от традиционных форм зданий и создавать дома неправильной формы, с изогнутыми контурами и линиями (рисунок 6).

Дом, который можно напечатать при помощи 3D-принтера

Рис. 6. Дом с изогнутыми линиями, который можно напечатать при помощи 3D-принтера

При помощи 3D-печати можно возводить роскошные креативные дома с уникальными элементами конструкций. Представьте себе нечто эстетически совершенное и при этом выстроенное всего за несколько часов без потенциальной опасности для строителей.

3D печать бетоном будет также полезна для строительства домов в местностях, пострадавших от стихийных бедствий, в бедных развивающихся странах и во всех других случаях, когда требуется за короткое время обеспечить жильём большое количество людей.

В настоящее время концепция строительства зданий при помощи 3D-принтеров уже заинтересовала несколько крупных строительных компаний, которые готовы использовать данную технологию на практике. Нет никаких сомнений, что в ближайшем будущем использование 3D-принтеров в строительстве станет реальностью. По самым смелым замыслам 3D-принтеры можно будет использовать не только для строительства небольших коттеджей, но и для возведения небоскрёбов.

Видео:


Оставить комментарий

Комментарии: 2
  • #1

    Andrew (Пятница, 27 Февраль 2015 16:15)

    ferfect

  • #2

    Владимир (Четверг, 05 Май 2016 16:01)

    В Ярославле уже год как сделали такой принтер сами http://specavia.pro/catalog/stroitelnye-3d-printery/