Связь строительной отрасли с компьютерными технологиями формируется годами и в наши дни польза от нее очевидна для специалистов разных направлений. Главным образом используются средства виртуального моделирования, позволяющие с высокой точностью разрабатывать архитектурные и дизайнерские проекты. Но этим не ограничивается потенциал новых технологий. Не так давно началась популяризация принтеров с трехмерной печатью, которые работают на основе тех же проектных решений с виртуальными компонентами. Продолжением концепции стал строительный 3D-принтер. В России данную идею осваивает Андрей Руденко, предлагая быстрый способ возведения стен и некоторых инженерных конструкций. Также подобные технологии развиваются в Китае, Голландии и США.
Печатные формы для литья металлов
В отличие от обычного производства пресс-форм, в которых только изготовление моделей или ящиков может занимать несколько недель, даже сложные песчаные формы могут быть напечатаны в трехмерной печати в основном на ночь или через несколько дней. После процесса печати пресс-форма должна быть распакована, т.е. освобождена от излишнего песка.
В дополнение к сокращенному периоду изготовления свобода дизайна намного меньше, чем в обычной продукции. Конструкции могут выполняться конструктивно правильно, без необходимости обращать внимание на измельчение фасок, разделительные линии или подрезы. И литниковые системы могут быть индивидуально адаптированы к параметрам, Например, давление заливки, чтобы избежать турбулентности и повысить качество.
Общий технологический процесс
В целом процесс повторяет традиционное строительство. Работы также начинаются с разработки общей концепции здания, составления проектного решения и подбора материалов. Начальные этапы строительства могут предусматривать также использование компьютерного моделирования - в любом случае непосредственные монтажные мероприятия будут задействовать мощности вычислительных машин.
Сегодня инновационные литейные цеха также полагаются на сочетание трехмерных печатных сердечников и условно полученных форм в подходящих случаях. Такой подход полезен, в частности, при производстве сложных сердечников с поднутрениями, как это требуется, например, для ходовых колес. Преимущества заключаются не только в сокращении количества деталей и в значительно меньших затратах на строительство пресс-формы, поскольку отнимает много времени, обычное производство и сборка сложных ядер больше не требуется, последующая работа по обработке также уменьшается.
Далее формируется бетонная смесь, на основе которой будут выкладываться стены. Собственно, первые модели строительных принтеров могли выполнять лишь односложные задачи по укладке стеновых конструкций. В современных аппаратах предусматривается не только возможность устраивать различные по конфигурации сооружения, но также дополнять этапы строительства изоляционными и облицовочными работами. Конечно, о сооружении полноценных завершенных объектов речь пока не идет, однако, производители оборудования стремятся к идее строительства, не предполагающего постобработку.
Еще одна интересная альтернатива, которую выбирают все более квалифицированные инженеры-литейщики, - это параллельное производство долговременных пресс-форм и трехмерная печать песочных форм. Поскольку печатные формы песка сразу доступны, первые части можно вылить для целей тестирования, чтобы оптимизировать строящиеся инструменты. Этот вариант во многих случаях быстрее и экономичнее, чем чисто классическая конструкция пресс-формы.
С точки зрения стабильности и прочности форм, трехмерная печать и классическая конструкция пресс-формы находятся на одном уровне. Этот процесс позволяет простую и несложную продукцию восков. Восковые модели больше не изготовлены из воска, а из пластика, но это не имеет значения для дальнейших этапов процесса.
Техника строительства
В технологическом плане данный метод схож с работой обычных принтеров для трехмерной печати. Только в традиционном варианте предполагается формирование небольших по размеру предметов из специальных масс на основе пластиков и полимеров. В случае со строительными аппаратами есть два принципиальных отличия. Во-первых, это размеры принтера. В зависимости от версии и особенностей технологического процесса он может соответствовать по габаритам и автокрану, и небольшому грузовику. Во-вторых, строительный 3Д-принтер использует в качестве рабочей массы бетонный раствор. Подача смеси осуществляется также через специальный экструдер, работающий в автоматическом режиме.
Преимущества трехмерной печати при литье
Чтобы улучшить качество в процессе плавления модели, пластиковые модели все еще проникают воском, что дает им особенно мелкопористую и однородную поверхность. В дополнение к безрезультатной и экономичной модели, процесс также оценивается с впечатляющим экономией времени. Разумеется, большой почтовый ящик также может использоваться для печати полных небольших партий в задании на печать.
Сектор строительства был захвачен цифровой трансформацией. Как это имеет место в других секторах, это будет влиять на все процессы, связанные с строительством. Теперь речь идет о реализации. Это открывает множество новых возможностей для инженеров-строителей, например, в области планирования строительства, надзора за строительством и обеспечения качества. Таким образом, работа инженера-строителя еще более активно связана с машиностроением и строительством.
Высокая точность выполнения операций, к слову, определяется как раз четким позиционированием головки принтера. Таким образом, можно осуществлять укладку фундамента, стен, перекрытий, лестничных и других конструкций. В зависимости от модели принтера могут выполняться мелкие проемы, инженерные отверстия и коммуникационные ниши. В отдельных случаях строительный 3Д-принтер позволяет формировать специальные отверстия для дальнейшего внедрения арматурных стержней.
Задача состоит в том, чтобы сделать данные цифрового планирования полезными для строительной площадки. Предположим, что технически заинтересованный человек провел 20 лет в качестве отшельника в пустыне. Теперь он суммирует свои семь вещей и возвращается из леса в город. Его интересует то, что было технически сделано за последние два десятилетия. Поэтому он посещает заводы - и поражен новыми машинами и цифровыми интерфейсами. Нет вопросов, здесь много чего, нововведения очевидны. Впоследствии он посещает стройку - и думает: очевидно, все одно и то же.
Особенности китайского 3Д-строительства
Китайские разработчики являются первопроходцами в этом направлении строительства. Они создали технологию, согласно которой можно за сутки возвести дом. Другое дело, что строение будет бюджетным и с присущими данной категории недостатками дешевого жилья. В качестве основы для строительной массы в данном случае используется не только бетонная смесь, но и экологически чистые промышленные отходы. Такое решение обусловлено стремлением к удешевлению процесса.
То же устройство, что и 20 лет назад, все еще на бумаге. Инновации вряд ли можно обнаружить с первого взгляда. Она не только исследователь, но и посредник между двумя мирами. С одной стороны, есть машиностроение, интенсифицированный через мир, и, с другой стороны, строительство зданий - отрасль, которая с точки зрения инноваций считает ее «достойной». Ясно одно: индустрия, которая довольно вялая и инновационная, имеет проблемы с изображением для молодого поколения. Особенно с цифровыми аборигенами, которые сейчас вступают в профессиональную жизнь, и которые привыкли к тому, что цифровые инструменты являются частью мира жизни.
Кроме того, 3 Д-строительство по китайской технологии предусматривает включение в основной состав массы стекловолокна. Это значительно повышает качество результата, поскольку облегченная композитная арматура не только выигрывает у традиционного металла по ряду прочностных показателей и массе, но и упрощает процесс монтажа. Причем в случае с принтером используется измельченное стекловолокно в самой массе, что избавляет конструкцию от недостатков, возникающих при внедрении металлической арматуры в готовые проемы.
По словам Брелл-Коккан, на строительных площадках по-прежнему существуют реальные «утечки данных». Следует полагать, что важно не более одного процента данных данных из процессов планирования на строительной площадке. Итак, каково использование самых инновационных инструментов цифрового планирования, когда теряется 99 процентов данных?
«Создание роботов будет играть решающую роль в преодолении этих утечек цифровых данных на строительной площадке», - говорит исследователь. Поэтому роботы должны не только готовить компоненты, но и собирать, предоставлять и оценивать данные на строительных площадках.
Голландская технология
Голландские инженеры осваивают несколько другие направлений продвижения концепции строительного принтера. Они ориентируются не на укладку смесей как таковую, а на изготовление стройматериалов и конструкций. Довольно успешным стало производство керамического кирпича, который выпускается через экструдер из массы шлакоблока.
Но как робот работает на строительной площадке? Эти нововведения имеют чувство чувствительности через их датчики. Как только он нашел свое место, он может найти свое оптимальное положение, используя алгоритмы поиска, чтобы начать, например, с его сборочной работы. Но роботы - не единственная надежда на цифровые разработки в строительной отрасли. Прогресс в этой области огромен - особенно в отношении строительной отрасли.
Огромный потенциал технологии заключается в разработке и печати материалов с новыми свойствами. В этом бетоне по-прежнему не хватает прочности, которая будет использоваться для несущих стен в строительстве. Крупные строительные компании, такие как Эд. Бетон от принтера, роботы на строительстве: Что означают эти технические новшества для работы на строительной площадке?
Низкая стоимость сырья и минимальные затраты на само изготовление материала делает эту технологию финансово оправданной. Но и процесс сооружения домов не остался без внимания. Дело в том, что 3D-принтер для строительства домов выпускает блоки с конической формой, которая избавляет рабочих от необходимости использовать связующие смеси. Также некоторые компании осваивают каркасное возведение зданий. В этом случае принтер печатает полноценные монтажные панели, из которых в дальнейшем формируются домкомплекты.
Есть ли опасения, что работа инженеров-строителей рано или поздно будет решена цифровыми системами? В принципе, будьте хорошо подготовлены к этим новым задачам. Они считают структурированным и в процессах, как правило, присутствует основное понимание языков программирования. Важной характеристикой также является большое количество любопытства и умения думать по-другому. В конце концов, речь идет о разработке действительно новых стратегий.
Таким образом, компании скоро будут «снабжены цифровыми инструментами с прецизионным материалом, снижая затраты на хранение и транспортировку и повышая эффективность», пишут авторы. Материалы предоставляются компанией на электронных порталах; Поставщики строительных материалов использовали интеллектуальные машины и приложения для создания сети, в которой «все производственные процессы можно планировать заранее». В будущем маркетинг и продажи также использовали цифровые приложения для продажи, чтобы убедить дилеров и клиентов.
Серийное производство принтеров
Пока создатели строительных принтеров не решаются на полноценное представление своей продукции на рынке. 
Хотя попытки такие, безусловно, есть. Достаточно отметить модель BetAbram и отечественные разработки предприятия «СпецАвиа». При этом аппараты, доступные широкому кругу потребителей, можно разделить на два класса. Это крупногабаритный строительный 3Д-принтер, который практически не имеет ограничений по сооружению типовых зданий с точки зрения размеров, а также небольшие устройства, входящие в рельсовые комплексы. Второй вариант более доступен в плане финансов и позволяет изменять конструкцию в зависимости от требований к строительным задачам.
Это видение завтрашнего дня показывает, что инновации в здании не просто влияют на некоторые из установленных винтов: инновации будут «фактически влиять на все уровни цепочки создания стоимости», согласно исследованию. Поэтому инженерам-строителям рекомендуется быть пригодными для современных цифровых инноваций.
Целью провидения является использование местных материалов, таких как суглинок, в качестве строительного материала, чтобы строить дома экономичным и устойчивым способом. Органы, оружие, инструменты, дома - теперь все можно напечатать. Фотографирование желаемых объектов постепенно трехмерных объектов. Производство добавок отличается от обычных технологий производства, в которых избыточный материал удаляется до тех пор, пока не останется наделенный продукт.
Дополнительный опционал
Процесс строительства в классическом понимании предусматривает выполнение множества операций. Это не только укладка стен, установка перегородок и монтаж конструкции под кровлю, но и облицовочные работы, прокладка коммуникаций и обустройство проемов. Почти во всех современных версиях 3D принтер для строительства домов позволяет осуществлять укладку бетонной смеси. Однако для других операций производители предусматривают вспомогательные устройства. Например, для монтажных мероприятий на той же крыше предлагается гидроподъемник, а в осуществлении отделочных работ можно использовать мойку высокого давления.
Кроме того, используемый пластик может быть извлечен из переработанных пластиковых отходов. Трехмерная печать - это, как правило, процесс для изобретателей и изобретателей, поскольку они визуализируют идеи более легко, быстрее и дешевле, чем ручной пенополистирол, фанера или литые модели. Сложные формы больше не должны быть надлежащим образом спроектированы для производства, поскольку сложность процесса печати на слое не играет никакой роли. Кроме того, результат печати может быть постоянно улучшен в серийном производстве и адаптирован к индивидуальным потребностям.
Предусматривается в некоторых версиях и улучшение базовых возможностей оборудования. К примеру, растворная мешалка избавляет пользователя от самостоятельного приготовления бетонной смеси. На ней можно создать оптимальную массу с характеристиками, которые предусматривает технология. Строительство домов с помощью принтера также требует специального энергообеспечения. Для организации этой части разработчики предлагают вводную проводку и электрошкафы питания.
Или он даже не входит в серийное производство. В то время как одна часть стоит целое состояние в обычной логике производства, и продукт можно ожидать только в том случае, если он может проходить тысячи раз по ленте, эти масштабные эффекты исчезают. Значительные изменения также происходят в сфере логистики и хранения: вместо того, чтобы заказывать запасные части для сломанной машины из Китая и транспортировать ее по всему миру, части можно просто перепечатать на месте в соответствии с чертежами производителей.
Целые цепочки поставок для заводов могут быть заменены местной печатью и услугами. Кому тогда нужны большие складские помещения, когда предложение может быть сделано одним нажатием кнопки в течение нескольких часов? Это не только уменьшает связанный с товарами капитал, но и риск падения на избыточные товары.
Преимущества строительных принтеров
Строительство по новой технологии целесообразно использовать лишь в некоторых направлениях. В частности, отмечается высокое качество при укладке монолитных конструкций. Создание фундаментной основы, к примеру, заметно превосходит по скорости и эксплуатационным свойствам традиционные техники. Отдельные разработки касаются именно замены вибропрессования бетонной массы, так как автоматизация строительства в виде точного послойного формирования стяжки исключает образование воздушных пустот. По большому счету, такие принтеры повышают скорость процесса и оптимизируют чем и привлекают крупные компании.
И последнее, но не менее важное: трехмерная печать может дать дополнительный импульс идее с открытым исходным кодом. Пользователи по всему миру могут делиться своими идеями и проектами. Однако некоторые люди также видят настоящую опасность в Интернете идей. Тогда, как и сейчас, международные обязательства должны быть разработаны для защиты интеллектуальной собственности дизайнеров. Большое сообщество, которое по-прежнему разделяет бесплатные проекты друг с другом, скорее всего, не прекратит свое существование.
Тем не менее, трехмерная печать впервые использовалась почти исключительно в крупных компаниях для прототипирования в течение многих лет, пока она не становилась все более и более важной из-за увеличения точности и скорости производства, в то же время снижая затраты на ключевую отрасль технологии на массовый рынок. Например, стоило несколько тысяч евро в начале и приходило в домохозяйства позже падения цен. Эта технология все еще очень молода и только в начале ее эффективности спирали. Это также относится к стоимости полезности в домашних хозяйствах, которые в настоящее время редко превышают описанные пластмассовые игрушки.
Недостатки строительных принтеров
Даже в современных исполнениях строительное печатающее оборудование не способно обеспечивать полный цикл монтажных и ремонтных операций. Несмотря на желание производителей и технологов приближать реальность исключения необходимости постстроительства, эта идея пока еще очень далека. Кроме того, практика показывает, что и в нынешнем виде технология (строительство домов путем 3Д-печати) проигрывает квалифицированному ручному труду. Выполнение стяжки не менее качественно производит опытная бригада строителей. Относится это и к традиционной кладке стен. Впрочем, по скорости выполнения операций и точности все же выигрывает принтер.
Вопрос цены
Одним из главных факторов, который сдерживает распространение такой техники, является стоимость. И все же в специализированных областях наблюдается немалый спрос на строительный 3Д-принтер. Цена серийного оборудования начального уровня составляет порядка 700-800 тыс. руб. За эту сумму можно рассчитывать на ограниченный функционал, которого, тем не менее, хватит на качественное выполнение бетонных покрытий, создание стен и фундаментов. Сложные технологические операции подобные устройства не потянут.
Агрегаты, которые способны возводить полностью каркасную основу домов пользуются большим распространением, но и стоят недешево. Как правило, это массивный строительный 3Д-принтер, цена которого составляет в среднем 2-3 млн. При этом надо учитывать, что и материалы в виде рабочих смесей потребуются специальные - тоже по немаленьким ценам.
Заключение
При всех недостатках специалисты отмечают перспективность данного направления строительных технологий. На этом этапе еще рано говорить об экономической целесообразности внедрения подобных разработок на рынок с расчетом на коммерческий успех. И дело не только в том, что строительный 3Д-принтер дорого стоит, и свои лучшие качества проявляет лишь в отдельных работах. Как правило, возможности такого оборудования оказываются неконкурентными при сравнении с традиционной ручной силой. Единственное очевидное преимущество, оправдывающее использование такой техники, заключается в высокой скорости строительства. Но, опять же, эта сфера развивается всего несколько лет, и не исключено, что уже в скором будущем разработчики сделают новый шаг в продвижении строительной печати.
В России появились свои 3d строительные принтеры. Ими можно печатать не только небольшие конструкции из гипса или бетона, но и целые здания:Правда, эти здания пока создаются еще не слишком высокими (технология еще до конца не проверена на практике), но для дачного малоэтажного строительства вполне подойдет.
Идейным вдохновителем для предпринимателей России стал русский инженер Андрей Руденко, проживающий в США (в штате Миннесота). Он с помощью разработанного 3d строительного принтера сначала построил на своем участке вот такой замок:
А потом твердо решил строить при помощи своего 3D принтера настоящие дома.
И он воплотил идею в реальность. Правда, для этого ему пришлось перевезти свой 3D принтер на Филиппины - именно там он нашел своего партнера. К тому же климат Филиппин - теплый круглый год, а это очень важно для создания подобного рода строений.
Им удалось построить на Филиппинах небольшой гостиничный комплекс площадью примерно 120 квадратных метров. Состоящий из двух номеров и ванны-джакузи (которая создавалась тоже из бетона при помощи 3D печати).
Как это было, можете посмотреть в этом захватывающем видео:
Конечно, первоначально потребовалось несколько месяцев для сборки и настройки принтера, для поиска на Филиппинах подходящей смеси.
Но единожды его настроив, можно им начать штамповать новые дома достаточно быстро. И они получаются дешевле возведенных традиционным способом на 60 процентов.
При строительстве отеля строительный принтер приходилось останавливать для проведения необходимых работ: проведения водопровода, канализации, электричества.
Но чистое время работы строительного робота - 100 часов.
Вот каким в итоге получился отель, созданный при помощи 3d печати:
И этот мини-отель уже работает и принимает гостей.
А создатель 3d принтера Андрей Руденко разработал несколько моделей своих принтеров и уже продает их по цене от 300 тысяч долларов до 5 миллионов долларов.
Чем отличаются строительные 3D принтеры русского инженера от принтеров других производителей - тем, что они кладут бетон очень аккуратно. Качество печати очень высокое:
Российские строительные 3d принтеры, возможно, не дают такого качества (хотя по сравнению с некоторыми западными производителями их изделия выглядят намного лучше), но они дешевле.
Один из производителей - фирма Спецавиа (г.Красноярск, ее сайт - specavia.pro) продает свои принтеры от 890 тысяч рублей до 2.5 миллионов рублей. И с их помощью тоже можно строить небольшие дома. И не только в теплых странах, но и в холодной России. Главное - создать правильный проект и применять правильные технологии. Об этом говорится на видео от Спецавиа:
Почитайте также статьи от Спецавиа на странице specavia.pro/articls/. Здесь компания дает не только полезные рекомендации, но рассказывает и о предпринимателях, которые уже используют в действии их 3D принтеры. Например, предприниматель из Екатеринбурге при помощи такого принтера решил построить замок из "Игры престолов":
А в одной деревне Ярославской области по заказу жителей при помощи строительного 3D принтера был создан купол для часовни:
А в селе Туношна (Ярославской области) собираются напечатать (или уже напечатали) на 3d принтере часовню полностью.
Если вы что-то понимаете в строительстве и вам тема использования строительных 3D принтеров интересна - можете попробовать печатать дома в России на российских 3D принтерах (быстро и инновационно).
