Магистрант – Баирова Д.Б.,

Костанайский государственный университет им. А. Байтурсынова, Казахстан

Научный руководитель - Иванова И.В., к.п.н., ст. преподаватель,

Костанайский государственный университет им. А. Байтурсынова, Казахстан

Строительство с помощью 3d-печати

развивается и находит применение в самых разнообразных областях деятельности. Способ послойного создания предмета на базе Технология 3d печати стремительно виртуальной объемной модели успешно используется в машиностроении, электронике и медицине. Но, оказывается, что 3d принтеры могут внести неоценимый вклад и развитие строительной сферы.

3d-принтер – это устройство, использующее метод послойного создания физического объекта цифровой 3d-модели. Так же 3d-печать может осуществляться разными способами и с использованием различных материалов, но в основе любого из них лежит принцип послойного создания (выращивания) твёрдого объекта.

Строительная отрасль готова воспользоваться 3d-печатью и его многими преимуществами. Такой вид печати может быть использован для создания сложных макетов или даже при строительстве целых зданий.

Основными преимуществами использования 3d-печати в строительной отрасли являются:

· Быстрое и точное строительство — 3d-принтер переводит цифровую модель в физический формат

· Снижение затрат труда — 3d-принтер делает большую часть работы с минимальными затратами труда

· Снижение образования отходов — компоненты могут быть напечатаны на заказ во время строительства

· Снижение здоровья и безопасности риски — путем замены опасных рабочих мест на территории с печатными процессами

· Экологически чистые — переработанные продукты могут быть использованы для производства строительных материалов, используемых в 3d-принтерах.

Так же существует ряд недостатков, которые связаны с 3d-печатью:

· Сокращение числа сотрудников в отрасли, поскольку 3d-принтер делает большую часть работы;

· Принтер не может заменить производственное предприятие, так как не рассчитан на массив материалов;

· Повышенные риски – любая ошибка в цифровой модели способна передаться на объект.

На сегодняшнее время существует много инновационных проектов 3d-печати в различных отраслях. Существует два направления 3d-печати зданий:

· «Американское» – печать производится послойно, т.е. контурно, непосредственно на месте строительства будущего здания;

· «Китайское» - печать производится отдельными вертикальными блоками в горизонтальном положении непосредственно на участке строительства, которые в дальнейшем при помощи монтажных механизмов выставляются в проектное положение.

Фирма Winsun из Китая при помощи 3D-принтера построила небольшой поселок из 10 домов, «напечатанных» из бетонной смеси, сырьем для которого послужил переработанный строительный и фабричный мусор, и стеклянного волокна. При этом скорость строительства может удивить каждого человека: 10 небольших домиков удалось напечатать всего лишь за сутки. Принтер сделал все детали дома, а на месте строители собрали отдельные блоки в одно целое.

WinSun собирается открыть по всему Китаю 100 перерабатывающих фабрик, которые будут превращать мусор в стройматериал для своих принтеров. Таким образом, они сократят расходы строительных фирм Китая примерно вдвое. Если распечатанные дома получат популярность, эта технология может решить проблему жилья для бедных.

Если же рассматривать эти направления, «американское» и «китайское», по отдельности, то мы получим ряд достоинств и недостатков их относительно друг друга.

Недостатками технологии «Американского» направления, является наличие бригады строителей, которые будут монтировать перемычки над проемами и перекрытия, покрытие и кровлю, что касается устройства какого-либо армирования, необходимого для восприятия растягивающих усилий в конструкциях, ведь бетон не работает на растяжение, речи вообще не идет. Так и возникает вопрос, как обеспечить автоматизированный монтаж арматуры в процессе автоматизированного строительства дома с использованием 3d-принтера с непрерывной подачей и укладкой арматуры.

В «китайском» же направлении присутствует армирование в виде стекловолокна, но опять же, армирование производится только в одной плоскости. Да и строительство производится отдельными блоками, рядом с местом строительства или в заводских условиях. Опять возникает необходимость в строительной бригаде, которая будет монтировать готовые блоки в проектное положение, только вот трудозатраты значительно ниже, чем в «американском» направлении. Так же хотелось бы отметить, что единственной полностью не автоматизированной сферой производства является строительство.

Конечно же, без участия человека невозможен ни один этап строительства, что замедляет общий процесс, приводит большим трудозатратам. Технология использования строительного 3d-принтера в корне изменяет ситуацию.

Внедрение в отрасль строительства с помощью 3d-печати – это путь к снижению стоимости объектов строительства, экономия используемых материалов и уменьшение числа привлеченных рабочих рук. Таким образом, при использовании строительных 3d-принтеров, человеческий фактор сведется к минимуму и улучшится качество строительной продукции.