Плескань Т. А.

Иркутский национальный исследовательский университет, Россия

Применение технологии трехмерной печати в строительстве. Обзор строительных материалов для печати.

В настоящее время 3D печать вызывает все больший интерес. Прошло совсем немного времени с момента появления 3D-принтеров, а уже появились напечатанные игрушки, посуда, одежда, принтеры, машины, еда и даже человеческие органы. Следующим этапом применения 3D-принтеров может стать повсеместная печать жилых и общественных зданий.

3D-принтер — это специальное устройство, использующее метод послойного создания физического объекта по цифровой 3D-модели, созданной в электронном виде. За рубежом такие 3D-принтеры также иногда именуют фабберами, а процесс трехмерной печати — быстрым прототипированием (Rapid Prototyping).

Инновационные здания печатаются на специальном 3D-принтере. Он позволяет изготавливать объекты высотой почти в 6,4 метра, шириной в 9,75 метра и в длину 152,4 метра.

Сфера применения 3D-печати расширяется с каждым днем. В Дубае всерьез намерены использовать 3D-принтер в реализации масштабного проекта – печати целого дома, включая стены, мебель и другие составляющие

Элементы зданий с применением технологий 3D-печати выпускались и раньше, однако столь сложный комплексный проект будет воплощен впервые. Национальный комитет инноваций ОАЭ работает совместно с WinSun Global и рядом других компаний, и конечная цель проекта – возведение здания высотой 6 метров, в котором напечатанным будет абсолютно все. Особенность проекта – в том, что печать планируется производить на месте – это позволит избавиться от необходимости транспортировки элементов, ускорить процесс строительства и избежать возможных повреждений в процессе доставки.

WinSun Global ранее уже напечатала в Китае шестиэтажный жилой дом, площадь которого составляла всего 186 квадратных метров. В новом проекте специалисты компании намерены использовать специальный железобетон, волоконно-армированный пластик и армированный стекловолокном гипс. Отдельно будут напечатаны блоки для стен, мебель, элементы декора.

Инженеры отмечают, что работа займет несколько недель. Применение инновационных технологий 3D-печати и нестандартных материалов позволит сократить расходы на оплату труда строителей на 50-80%, а количество строительного мусора снизить на 30-60%.

Здание станет частью дубайского Музея будущего, который откроется в 2017 году. Здесь планируется проводить выставки, конференции и другие мероприятия.

Ранее подобные дома были продемонстрированы компанией Шанхай Винсан, которые с помощью аналогичного принтера изготовили десять одинаковых зданий из бетона. Самый малогабаритный дом, представленный на выставке, компания продает за 100 тысяч фунтов стерлингов. Несмотря на высокую стоимость, у таких напечатанных домов есть явное преимущество - такой дом печатается на 3D-принтере менее чем за сутки. Компания уже успела получить несколько сотен заказов на свои дома.

В качестве материалов могут использоваться такие материалы как: специальный железобетон, усиленный стекловолокном, гипс, пластик. 3D-печать позволяет получить уникальные бетонные формы без опалубки, существенно сократив при этом затраты живого труда и время сдачи объекта. В качестве материала для печати жилых домов используется смесь вторичных строительных отходов, таких как цемент, битое стекло и металлолом. Специальный раствор из этих отходов наносится принтером слой за слоем, пока распечатываемая стена не достигнет заданной толщины. Материалом строительства может служить даже органические материалы.
Так группа специалистов из Института Перспективной Архитектуры (Каталония) разработала интересный проект, который, возможно, совершит переворот в строительном деле, – робот на солнечных батареях, осуществляющий 3D-печать масштабных архитектурных конструкций из подручных материалов (песка и почвы) с использованием некоего жидкого связующего вещества.

Пока это, конечно, только исследовательский проект, который носит название «Stone Spray Project». Его создатели утверждают, что создали самую экологичную строительную технологию, - ведь, по сути, для печати зданий используются только природные материалы и природная же солнечная энергия (если не считать связующей жидкости). То есть, например, можно запустить «армию» таких роботов в пустыню Сахара (обеспечивая их, конечно, требуемым «цементом», - здесь полная автономность пока не достигнута), - и через некоторое время в пустыне появится целый город, который был создан в памяти компьютера. Или хотя бы стены, задерживающие песок и не дающие ему перемещаться под действием ветра.

При производстве здания можно создавать объекты различных структур и текстур. Благодаря трехмерной печати создаются объекты сложных форм с применением разнородных материалов.

Компания DUS Architects недавно объявила о своих грандиозных планах использования технологии 3D-печати для строительства всего дома в Амстердаме. Строительство ведется на основе массивных блоков, масса которых составляет 180 килограмм.

По проекту архитектора блоки, распечатанные принтером, будут заполняться специальной пенистой массой, которая на данный момент находится в стадии разработки. Данный материал при затвердевании будет крепким как бетон, что позволит скрепить отдельные куски конструкции воедино и придать им увесистость и стойкость.

В качестве материала инженеры планируют использовать биопластик, который возможно подвергнуть вторичной переработке, размельчив его в порошок. Материал пластика содержит растительные компоненты, что позволяет снизить нагрузку на экологию. Архитекторы планируют использовать для строительства некоторых номеров не полипропилен, а другие материалы. Например, один номер будет построен из материала на основе картофельного крахмала, другой номер – из материала на основе переработанных пластиковых бутылок. Тем самым архитекторы смогут продемонстрировать не только возможности 3D-печати, но и принципы устойчивого строительства в области использования органических и переработанных материалов.
3D-принтер работает с широким спектром материалов, начиная от пластика и заканчивая биологическим материалом. В связи с этим, 3D-печать получила широкое распространение во многих отраслях. Строительные материалы для 3D печати позволяют не только возводить экологичные дома, но еще и перерабатывать строительный мусор и неразлагающиеся отходы (такие как пластмасса, например). Учитывая, помимо прочего, значительные сокращения трудозатрат и строительного мусора, можно предположить развитие и повсеместное применение технологий 3D-строительства.

Литература

1. 3D PRINT CANAL HOUSE.Worlds’ first 3D Printed Canal House built at an expo-site in Amsterdam: [Электронный ресурс]// URL:http://www.dusarchitects.com/projects.php?categorieid=housing (Дата обращения: 26.11.2015)

2. Hi-tech.ua: [Электронный ресурс]//2002-2015 СофтПресс. URL: http://hi-tech.ua/ (Дата обращения: 26.11.2015)

3. Усенков.Д. Дом, который построил... принтер: Портал журнала «Наука и жизнь».2005-2007// 7 сентября 2012. URL: http://www.nkj.ru/news/21071/ (Дата обращения: 20.11.2015).

4. Gizmag 2003-2015: [Электронный ресурс]// World's first 3D-printed office building to go up layer by layer in Dubai URL: http://www.gizmag.com/worlds-first-3d-printed-office-dubai/38253/ (Дата обращения: 26.11.2015)