3D-принтер: можно ли построить 10 домов за сутки

В мире давно и остро стоит проблема нехватки жилья. По данным международной организации World Resources Institute’s Ross Center for Sustainable Cities, крыши над головой лишены более миллиарда человек. Недавно мы писали о том, что гонконгский архитектор Джеймс Лоу предложил решать этот острый вопрос у себя на родине, разработав концепцию нанодомов, созданных из бетонных труб диаметром 2,5 метра. Возможно, это удачный выход в крошечном и гиперурбанизированном Гонконге с устрашающими ценами за квадратные метры.

В начале двухтысячных годов сразу несколько независимых друг от друга групп ученых начали исследования в области применения технологии 3D-печати в строительстве.

Инженеры из Китая, США, Великобритании и Нидерландов усердно трудились, не покладая рук. Вполне возможно, что через пару лет каждый желающий сможет купить 3D принтер для строительства домов на розничном рынке. Давайте рассмотрим подробнее подробнее уже достигнутые результаты.

 

3D-принтер Vulcan позволяет в буквальном смысле слова распечатывать цементные дома — быстро, экономично и качественно. Иной способ предлагают специалисты из американской компании ICON, разработавшие метод 3D-печати полноценных и доступных цементных домов площадью от 60 до 80 кв. м. Потенциальное решение проблемы нехватки жилья – использование принтера Vulcan, который тратит на возведение одноэтажной постройки с гостиной, ванной, спальней и открытой террасой всего от 12 часов до суток! Напечатанное здание почти готово к заселению — его владельцу останется только провести финишную отделку, установить кровлю, окна и двери, подвести электричество, воду и канализацию. Расходы на строительство такого особняка составляют на сегодня $10 000.

Нарисуем, будем жить! Сколько стоит самый доступный дом, напечатанный на 3D-принтере

Возведение одноэтажного дома по технологии 3D-печати занимает от 12 часов до суток

Джейсон Баллард, один из основателей ICON, уверяет, что в ближайшем будущем компания сможет снизить цену такого дома до отметки в $4 000

«Это намного ниже стоимости типичного американского особняка», — утверждает Джейсон. По словам Балларда, ICON, конечно, не единственная компания в мире, которая занимается разработкой технологии архитектурной 3D-печати. При этом, разработчик подчеркивает, что представленный компанией метод не только выигрывает конкуренцию по цене и скорости, но и отличается пристойным дизайном.

Джейсон Баллард, один из основателей компании ICON

Джейсон подчеркивает: «Я видел несколько домов, созданных нашими коллегами, и все они выглядят, как избушка мастера Йоды из «Звездных войн». А для успеха в этом деле дизайн – важная составляющая». Вероятно, не менее важная, чем прочность конструкции. Но цемент в качестве строительного материала – это достаточно убедительный аргумент.

Первое здание от ICON представлено в американском Остине, штат Техас в середине марта 2018

Первый напечатанный особняк от ICON был представлен широкой публике в середине марта в американском Остине – на родине ICON. И сейчас используется в качестве офиса компании. Это позволит всесторонне проверить конструкцию, установив там, кроме прочего, мониторы качества воздуха.

После завершения тестирования и окончательной настройки принтера Vulcan, оборудование перевезут в Сальвадор, где в следующем году ICON совместно с некоммерческой организацией New Story планирует реализовать программу строительства доступного жилья из 100 таких домов.

Владельцы дома от ICON смогут наслаждаться свежим воздухом на открытой террасе

В доме предусмотрена уютная гостиная, небольшая спальня — и вполне пристойная ванная комната.

Компании в России

Отечественная компания PassivDom (основатели — Максим и Юлия Гербут) предлагает своим клиентам полностью готовые к проживанию модули, созданные с помощью 3D-печати из композитного материала, включающего углеродное и стекловолокно, с крышами, укомплектованными солнечными панелями. Основу для такой конструкции обещают напечатать на принтере за невероятных 8 часов – это пол, стены и потолок. Дальше устанавливаются окна, двери, подводятся коммуникации и производится отделка.

Правда, и стоимость такого юнита куда выше – в зависимости от модели и комплектации цена варьируется от $64 000 до $97 000.

modulOne от PassivDom предусматривает гостиную, кухню и ванную комнату, и предназначен для комфортного размещения 2-х человек

При этом, авторы проекта уверяют, что PassivDom – самое теплое жилое здание в мире благодаря уникальным разработкам инженеров компании и использованию передовых материалов:

«Стены PassivDom такие же теплые, как кирпичная стена толщиной 7,33 м. Перед нами стояла непростая задача: создать окна — теплые как стены. И это удалось — окна PassivDom самые теплые в мире. Поэтому в домах действительно большие окна, через которые поступает много света. При этом сохраняются рекордные тепловые показатели дома: так что летом в нем прохладно, а зимой тепло. По своим характеристикам PassivDom превосходит требования энергоэффективности PassivHaus Institute и LEED».

Сегодня сложно сказать, кто первым додумался попробовать напечатать на 3D принтере жилой дом, но уже сейчас понятно, что в недалеком будущем технология трехмерной печати станет неотъемлемой частью строительного дела.

Дом на 3D-принтере – миф или реальность

Группе инженеров британского Университета Лафборо, работающих под руководством доктора Сунгву Лима, удалось создать уникальный цементный состав, позволяющий печатать изделия любых форм: выпуклые, краеугольные, изогнутые, кубические.

Исследователи отказались от применения технологии лазерного спекания и цифровой обработки светом. Вместо этого они вернулись к истокам 3D печати в лице несколько видоизмененной технологии послойного наплавления.

Усовершенствованная цементная формула укладывается методом экструдирования, что позволяет значительно упростить строительные работы, так как исключается необходимость в опалубке. Готовые бетонные фигуры легко поддаются корректировке и отделочным работам.

Эксперименты британских инженеров не прошли бесследно. Их идея вызвала живой интерес ученых из Южно-Калифорнийского университета. Они предложили использовать огромные машины для 3D-печати непосредственно на строительных площадках.

На данный момент в патентное бюро США был направлен проект под названием Contour Crafting, на основе которого планируется собрать огромный принтер, который сможет печатать дома в сборе: не только несущие стены, но и проводку вместе с сантехникой.

Компании, опередившие время

В шанхайской компании Shanghai WinSun Decoration Design Engineering Co не стали дожидаться, пока американские конструкторы соберут футуристическую машину. Вместо этого предприимчивые инженеры собрали собственный 3D-принтер WinSun, поразивший мировую общественность в первую очередь своими размерами.

Аппарат 150 метров длиной и 10 метров шириной способен всего за несколько часов напечатать здание высотой до 6 метров. 3d строительный принтер WinSun в качестве «чернил» использует цемент, усиленный стекловолокном.

Компания уже применила свое изобретение на практике. Пока речь идет про недорогое, несложное одноэтажное жилье, однако в Shanghai WinSun переполнены энтузиазмом. Тестовые образцы обошлись предприятию на 50% дешевле, чем при использовании классических методов строительства.

Справедливости ради, стоит заметить, что опытные образцы домов, несущие стены которых напечатаны с помощью принтера, появились не только в Шанхае.

В США активно развивается частный проект по строительству жилых конструкций. Руководит ним молодой и амбиционный инженер Андрей Руденко.

В отличие от остальных, Андрей планирует создать принтер, который сможет печатать дома не только на подготовленной строительной площадке, но и на холмистой местности. Автор проекта уже добился значительных результатов в своих начинаниях, о чем свидетельствует данное видео:

Пока работа над основным проектом находится в самом разгаре, Руденко решил продемонстрировать общественности, на что способен принтер, собранный по его технологии.

В результате в Миннесоте появился небольшой импровизированный замок, доказывающий, что идеи Андрея имеют право на реализацию:

Дом, напечатанный на 3D-принтере по доступной цене

Словенская компания BetAbram занялась серийным производством строительных принтеров. На данный момент модельный ряд продукции словенского производителя ограничен тремя моделям – P1, P2 и P3.

Стоимость бюджетной модели составит «всего» 12000 евро, в то время как флагманы линейки будут продаваться по цене от 20000 евро. Учитывая, что аппарат может печатать несущие конструкции, его стоимость полностью себя оправдывает. Но что более важно, окупает себя с лихвой.

В компании утверждают, что принтер BetAbram P1 способен напечатать бетонное здание без опалубки объемом 144 квадратных метра. Примечательно, что высота аппарата составляет чуть больше двух метров.

Специальная платформа, водруженная на регулируемые по высоте рельсы, оперативно поднимает экструдер по оси Z, в то время как размеры осей X и Y ограничены (например, для принтера P3 16 х 9 метров).

А как же насчет внутренних стен? Все, описанные выше технологии и изобретения ориентированы на строительство внешних конструкций. Но на рынке трехмерной печати нашлись компании, которые всерьез задумались над обустройством жилого пространства изнутри.

К примеру, Emerging Objects изобрели соляной полимер для печати межкомнатных перегородок, изящно зондирующих помещение. Соединив воедино строительный клей и соль, добытую в пруду Редвуд-сити, изобретатели получили недорогой, легкий, водостойкий, полупрозрачный материал.

Первым проектом Emerging Objects стал 3D-печатный дом под кодовым названием 1.0. Стены в комнатах целиком и полностью печатаются из новоизобретенного материала Saltygloo. В результате получается очень красивый, изящный и достаточно прочный дом, который станет украшением любой курортной зоны.

Рональд Раэль решил не останавливаться на достигнутом. Недавно функционер, возглавляющий Emerging Objects, сообщил, что планирует возвести дом из современных 3D-печатных материалов.

Внутренние стены, как уже говорилось, будут сделаны из Saltygloo, а наружные напечатают из Picoroco – запатентованных чернил, являющих собой цементный полимер. Стоит отметить, что все строительные элементы печатаются на промышленном оборудовании.

3D-принтер и строительство домов, как взаимодополняющие элементы

В Нидерландах решили пойти немного другим путем. Исследователи, представляющие лабораторию Sabin Design при Корнельском университете, решили, что современная промышленность не готова к печати домов целиком. Вместо этого они сосредоточили свои усилия на печати керамических кирпичей.

Ученые решили обойти традиционные трудоемкие методы строительных работ, заменив шлакоблоки, цементный раствор и физический труд с помощью изделия под названием PolyBricks.

Специалисты из Sabin Design решили отказаться от традиционных клеящих составов. Кирпичи Polybrick создавались с учетом классических столярных технологий, применяющихся строителями для скрепления между собой деревянных изделий. Другими словами, кирпичные блоки проектируются таким образом, чтобы сила тяжести соединяла между собой все детали конструкции.

Для изготовления несущих блоков использовался современный порошковый 3D-принтер ZCorp 510, который полностью оправдал свою функциональность и продемонстрировал высокое качество печати.

Топ-6 строительных принтеров для 3D-печати домов

WinSun, Китай

Первое место в списке по праву занимает шанхайская компания Shanghai WinSun Decoration Design Engineering Co. Китайский строительный 3D-принтер WinSun — это солидное сооружение — 150 метров длиной, 10 метров шириной и более 6 метров высотой. WinSun способен всего за несколько часов напечатать здание высотой до 6 метров. Для печати зданий принтер WinSun использует смесь из строительных отходов, включающих стекло, сталь и цемент.

Первые десять домов компания «напечатала» в 2014 году. Каждый из них стоил немногим более £3000 (270 тыс. рублей). Постепенно технология была усовершенствована, и компания изготовила для выставки в промышленном парке в китайской провинции Цзянсу несколько разнотипных зданий, самое высокое из которых насчитывало пять этажей. Цена этих домов, начиналась от £100.000 (от 7 млн руб). Во время и после выставки компания получила несколько сотен заказов, в том числе от правительства Египта.

Возведение зданий с помощью WinSun обходится примерно на 50% дешевле, чем при использовании классических методов строительства, экономия материала достигает 60%, экономия трудозатрат — 80%!

5-этажный дом, напечатанный принтером WinSun в Шанхае.

Заказы на аренду принтеров WinSun сейчас поступают из самых разных стран — только Саудовская Аравия возьмет в лизинг 100 принтеров с планами напечатать 1.5 млн домов. Есть договоренности и с Объединенными Арабскими Эмиратами. В 2016 году здесь было сооружено строение из элементов, напечатанных в Китае на принтере WinSun

Площадь строения — 240 кв.м.

Apis Cor, США

В декабре 2016 года в Ступино Московской области был осуществлен совместный проект американского стартапа Apis Cor и шести российских компаний. С помощью разработанного компанией Apis Cor 3D-принтера был напечатан жилой дом. Российские компании взяли на себя его отделку и обустройство. Печать самонесущих стен, перегородок и ограждающих конструкций здания заняла 24 часа. После завершения печати принтер извлекли краном-манипулятором. Площадь здания составила 38 кв. м, оно напечатано с помощью аддитивной технологии, слой за слоем. Стоит упомянуть, что впервые в российской строительной практике дом печатался как единое целое, а не собирался из отпечатанных панелей.

Чтобы продемонстрировать гибкие возможности оборудования, была выбрана сравнительно сложная форма дома, а строительство велось в самое холодное время года. Оборудование для печати выдерживает морозы до -35 градусов, но применение бетонной смеси для печати возможно только при температурах не ниже +5 градусов Цельсия, поэтому строительство велось под тентом, где поддерживался необходимый температурный режим.

Принтер по-конструкции миниатюрный башенный кран, он способен печатать находясь как снаружи, так и внутри здания.

Небольшие габариты принтера позволяют не создают проблем с транспортировкой, он не требует длительной подготовки к работе. Одна из функциональностей — встроенная система автоматического выравнивания по горизонту и система стабилизации.

Стоимость строительства отпечатанного дома «под ключ» составила 593 568 рублей, или примерно 16 тысяч рублей за квадратный метр. Если бы форма здания была прямоугольной, стоимость за метр снизилась бы до 13 тысяч рублей.

Инженером-разработчиком оборудования, CEO и основателем компании Apis Cor является уроженец России, Никита Дмитриевич Чен-Юн-Тай.

Преимущества 3Dпринтера Apis Cor:

• Автоматическая система смешивания и подачи смеси.
• На установку принтера и его настройку перед работой требуется 30 мин. Предварительная подготовка площадки не нужна. Производство безотходное, на стройплощадке не остается никакого мусора.
• Свободный выбор толщины и конфигурации стен.
• Дом лучше держит тепло из-за воздушной прослойки в многокамерных стенах.
• За счет специальных добавок в бетонную смесь на дом не влияют погодные условия.
• Стоимость дома меньше, чем его аналога, создаваемого из бетона по традиционным технологиям.
• Стены можно дополнительно утеплять любыми подходящими для этого материалами.

Технические характеристики:

• Собственное программное обеспечение
• Для контроля работы и подачи материала требуется 2 человека
• Зона печати – 132 кв. м
• Материал для печати — фибробетон, или геополимер
• Габариты принтера — 4 × 1,6 × 1,5 м.
• Вес — 2 т
• Потребление энергии – 8 кВт*ч
• Максимальная высота подъема с одной точки — 3100 мм
• Производительность — 100 кв.м полезной площади в сутки
• Рабочая скорость движения — 1–10 м/мин
• Скорость холостого хода X/ Y — 20.000 мм/мин
• Точность позиционирования — ±0,5 мм
• Точность повторного позиционирования — 0,1–0,2 мм
• Привод по осям X / Y / Z — Сервопривод
• Линейные направляющие по осям X / Y — Прецизионные профильные
• Точность по оси Z — 0,1-0,2 мм
• Автоматическая стабилизация по горизонту — высокоточный инклинометр 0.0001 градус
• Реверсные выключатели — бесконтактные на всех осях
• Отслеживание местоположения печатающей головки в пространстве — гироскоп и лазерный дальномер
• Стабилизация в пространстве — ПИД регулятор

ProTo R 3Dp и RC 3Dp, CyBe Additive Industries, Нидерланды

В Нидерландах разработан 3D-принтер-манипулятор для строительства ProTo R 3Dp.

Он умеет строить различные конструкции произвольной формы из специального бетона. Разработчики — компания CyBe Additive Industries.

Прототип устройства имеет радиус действия 3,15 м и способен выдавливать цемент со скоростью 200 мм/сек. Диаметр печатающей головки — 30 мм, толщина каждого слоя цемента составляет 30 мм. К устройству можно присоединить несколько экструзионных головок, и тогда скорость печати может быть увеличена до 4000 мм/сек. В настоящее время ведётся разработка подающего механизма, способного уменьшить толщину слоя до 5 мм.

Разработчики утверждают, что с помощью R 3Dp трудозатраты и отходы на строительство могут быть уменьшены. Кроме того, затраченное на возведение постройки время будет снижено до 80% благодаря объединению проектирования, разработки и производства в единую систему.

Интерес представляет не столько сам строительный 3D-принтер, сколько используемый им для печати материал— бетонный раствор CyBe MORTAR, также разработанный CyBe Additive Industries в сотрудничестве со своим партнером. Состав бетонного раствора держится в секрете, но представители компании утверждают, что он отвердевает в течение нескольких минут. Данная особенность позволяет существенно ускорить процесс возведения стен. По словам разработчиков, при использовании данного бетона в атмосферу выбрасывается на 32% меньше углекислого газа, по сравнению с обычным бетоном, что делает материал более экологически чистым. Кроме того, бетон CyBe полностью подлежит вторичной переработке.

С помощью R 3Dp возможно создание опалубки, стен, полов и многого другого.

Сейчас компания занимается разработкой мобильного варианта 3D-принтера — RC 3Dp на гусеничном ходу. Разработчики предполагают, что с помощью данной модификации станет возможна, помимо прочего, печать высоких стен (до 4,5 м) и напорных канализационных труб.

Технические характеристики:

• Программное обеспечение CyBe ARTISAN, CyBe CHYSEL
• Материал CyBe MORTAR
• Диапазон — 2750 мм
• Скорость печати — 200 мм/с
• Расход бетона приблизительно — 1,5 кг/м / 40мм.
• Количество осей — 6
• Сеть — локальная сеть
• Сертификаты — наличие сертификата CE
• Сервис — полный сервис и образовательная поддержка. Удаленная помощь
• Для контроля работы и подачи материала требуется 2 человека

Что включено в комплект:

• Аппаратный манипулятор
• Система смесительных насосов
• Блок управления с интерфейсом

В Нидерландах с использованием решения CyBe Construction планируют соорудить небольшой конференц-центр сложной формы площадью 90 кв. м. Печать должна завершиться в июле 2017 года.

Batiprint3D, Франция

Университет Нанта (University of Nantes) совместно с Nantes Digital Sciences Laboratory (LS2N) разрабатывает проект печати домов на 3D принтере, известный как Yhnova.

Для проекта будет использоваться разработанный университетом метод Batiprint3D – 3D печать «изнутри». Два слоя полиуретана распыляются послойно в качестве ограждающих конструкции, а затем между ними заливается бетон.

Получившаяся конструкция представляет собой инверсный вариант традиционной стены.

Проект Yhnova представляет собой строительство 5-комнатного социального жилья с дугообразными стенами и скругленными углами, спроектированного архитектурной фирмой TICA. По словам разработчиков, Batiprint3D сократит время строительства, улучшит теплоизоляцию и снизит эксплуатационные расходы на строительство. Здание полностью сертифицировано.

Роботизированная рука Batiprint3D может печатать структуры высотой до 7 метров, а площадь планируемого дома — 95 кв. м.

Строительство дома в Нанте начнется в сентябре 2017 года. В случае успеха появится новый способ создания доступного социального жилья, которое можно быстро возвести на месте.

Проект является частью программы исследований и разработок под руководством Bouygues Construction. Компания Bouygues Construction поддерживает этот проект, предоставляя экспертные знания и логистику.

DCP, MIT, США

Разработкой поделилась и команда исследователей из Массачусетского технологического института (MIT). Чтобы доказать, что их прототип мобильного 3D-принтера Digital Construction Platform (DCP) эффективно работает, команда построила с его помощью круглую стену высотой 3,6 метра и диаметром 15 метров.

Стена возведена из быстро затвердевающей монтажной пены за 13 часов.

DCP представляет собой большой гидравлический кран с на гусеничном ходу. Кран обладает четырьмя степенями свободы. На его конце находится однопальцевый манипулятор с шестью степенями свободы, который при необходимости может быть заменен на ряд различных инструментов, включая пенопластовые и термопластичные экструдеры, сварочный аппарат, водяной шланг или ковш. По словам разработчиков DCP может работать с бетоном, льдом, грунтом и пенополиуретаном.

Вместо того, чтобы полагаться на ископаемые виды топлива, 36750-ти килограммовая система работает на солнечных панелях и аккумуляторных батареях.

По мнению разработчиков, такое устройство делает DCP идеально подходящим для любых строительных проектов. Устройство работает в комбинации с некоторыми другими программами 3D-печати MIT, например, с программным обеспечением Foundry и с сохраняющими свою форму материалами. Разработчики утверждают, что для печати можно будет использовать также разнообразные биоматериалы — например, сено. Однако, DCP еще не готов работать на реальных строительных площадках. Команда хочет прежде оборудовать свою систему датчиками приближения, которые повысят безопасность пользования системой, предотвратив возможность столкновений гигантского движущегося манипулятора с людьми или какими-либо предметами на стройплощадке.

BetAbram P1, P2 и P3, Словения

Словенская компания BetAbram занимается разработкой 3D-принтеров для строительства с 2012 года. На данный момент модельный ряд продукции ограничен тремя моделями – P1, P2 и P3.

Представители компании утверждают, что принтер BetAbram P1 способен напечатать бетонное здание без опалубки площадью 144 кв. м.

Модель P3:

• Габариты — 6 x 3 x 2,5 м
• Вес — 250 кг
• Потребляемая мощность — 3 кВт

Модель P2:

• Габариты — 12 x 6 x 2,5 м
• Вес — 400 кг
• Потребляемая мощность — 4 кВт

Модель P1:

• Габариты — 18 х 9 х 2,5 м
• Вес — 520 кг
• Потребляемая мощность — 4 кВт

Стоимость модели Р3 составит около €12000, в то время как модель Р1 будет продаваться по цене от €20000. Процесс производства одного принтера требует около двух месяцев.

Темой 3D-принтеров для строительства занимается намного больше компаний, нежели перечисленные выше.

Stroybot2 Андрея Руденко

2012 года печатью замков на 3D принтере Stroybot2 Андрея Руденко. Его 3D-принтер способен наносить слои цемента высотой 10 мм и толщиной 30 мм. По сравнению с другими «цементными» 3D-принтерами высок уровень аккуратности и точности печати. Материалом для принтера служит цементный раствор, то есть смесь цемента с песком и некоторые присадки и другие добавки в определенных пропорциях.

Пример работы 3D-принтера Stroybot2 г-на Руденко

В ролике ниже Stroybot2 печатает макет дома на Филиппинах.

В планах Андрея Руденко — 3D-печать замка Дракулы (на самом деле князь Дракула не жил в румынском замке Бран, но это уже другая история). Если получится собрать деньги на проект, то полномасштабная реплика замка появится в США, в штате Вашингтон. Принтер г-на Руденко обеспечивает возможность добавления слоев шириной от 30 мм и высотой от 10 мм, что дает высокую точность конструкции.

Екатеринбургский цементный завод в 2016 году приступил к печати двухэтажной реплики башни Винтерфелла из известного сериала «Игра престолов». Головка 3D-принтера закреплена на роботизированном манипуляторе. Принтер может печатать сооружения размерами 8 х 8 х 4 м. Не знаю, что сталось с этим проектом.

Также модульные, экологичные, напечатанные на 3D-принтере жилые дома предлагает украинская компания PassivDom. По словам представителей компании, выполненные «под ключ» дома можно распечатать за 8 часов, а их стоимость равняется $32000.

Теперь Winsun, решившая усложнить задачу, сумела на примере двух новых и более сложных строений продемонстрировать перспективность рассматриваемой 3D-технологии. Для воплощения задуманного команда инженеров Winsun спроектировала принтер высотой 6,6 метров, 10 метров в ширину и 40 метров в длину. Устройство изготавливает отдельные цельные блоки будущих домов, которые собираются на месте, укрепляясь арматурой и дополняясь изоляционными материалами, чтобы соответствовать всем необходимым стандартам современного строительства.

Стены огромной виллы и пятиэтажного дома выполняются практически полыми, имеющими внутри зигзагообразные элементы для повышения надёжности конструкции. Главным преимуществом описанного способа строительства называется экономическая составляющая, позволяющая снизить расход строительных материалов на 30–60 % благодаря применению переработанных отходов. Себестоимость представленной виллы на 1100 м 2 метров составила $161 тыс.

Китайский вариант

Несколько месяцев назад в Интернете появилась информация о крупногабаритном 3D-принтере, способном за 24 часа распечатать целый дом. Однако умельцы из Китая в свойственной им манере придумали устройство, которое штампует здания гораздо быстрее.

Для начала имеет смысл сказать несколько слов о медленном принтере. Его изобрел профессор университета Южной Калифорнии Берох Хошневис (Behrokh Khoshnevis). Устройство представляет собой массивную конструкцию на рельсах, которая слой за слоем создает стены будущего дома, предварительно спроектированного в цифровом виде. В качестве стройматериала используется особый быстросохнущий бетон, который к тому же, как утверждается, более чем в три раза прочнее обычного. За сутки такой принтер может построить дом площадью около 230 кв. м. Видео о технологии можно посмотреть здесь и здесь .

Изобретение китайских инженеров из компании WinSun Decoration Design Engineering Company за те же сутки помогает создать 10 домов, причем ненамного меньшей площади – порядка 200 кв. м. При этом используются исключительно переработанные строительные материалы и промышленные отходы. Однако в отличие от своего заокеанского собрата китайский 3D-принтер печатает дом частями, которые потом, как конструктор, собираются в единое целое. Габариты самого принтера при этом следующие: длина составляет 152 м, ширина – 10 м, высота – 6 м.

По словам разработчиков, дизайн такого дома позволяет в дальнейшем легко установить необходимую внутреннюю инфраструктуру. Инженеры считают, что дома, созданные при помощи такого принтера, предназначены прежде всего для семей и индивидуумов с невысоким уровнем дохода. В поддержку этого говорит тот факт, что общая стоимость здания составляет порядка #36 4 800. А несколько таких домов уже стоит в шанхайском районе Цинпу.

Если так дело пойдет и дальше, то, вероятно, в не столь отдаленном будущем с помощью подобных устройств можно будет наконец приступить к методичному заселению широких просторов Сибири. Если, конечно, изобретатели из Китая не придут туда первыми.

3D-принтер, который печатает десять жилых домов в сутки

3D-принтеры уже умеют создавать множество вещей: одежду, мебель, сладости и даже глазную сетчатку. Так что появление распечатанных домов было лишь вопросом времени. В Голландии уже возводят такой дом, блок за блоком. Китайская компания WinSun Decoration Design Engineering Co. решила не отставать и разработала свой способ трехмерной печати зданий.

Сам принтер отличается гигантскими размерами — больше 30 м в длину, 11 м в ширину и 7 м в высоту. Он производит из бетона все здание целиком, поэтому весь процесс занимает очень мало времени. Принцип его работы схож с детской игрой в куличики. в жидком состоянии бетон заливается в специальные емкости, где потом засыхает, формируя стены и перекрытия, слой за слоем. В результате получается вполне пригодный для жилья дом — с дверьми, окнами и крышей.

За 24 часа компания может отпечатать десять таких домов площадью в 200 кв. м каждый. Самое интересное, что сам бетон сделан из пригодных для переработки материалов, а для работы принтера нужно совсем немного рабочих, поэтому он чрезвычайно дешев в обслуживании. Сообщается, что себестоимость одного напечатанного здания равна всего $4800. Китаю с его проблемами перенаселенности новая технология придется как нельзя кстати.

Группе инженеров британского Университета Лафборо, работающих под руководством доктора Сунгву Лима, удалось создать уникальный цементный состав, позволяющий печатать изделия любых форм: выпуклые, краеугольные, изогнутые, кубические.

Исследователи отказались от применения технологии лазерного спекания и цифровой обработки светом. Вместо этого они вернулись к истокам 3D печати в лице несколько видоизмененной технологии послойного наплавления.

Усовершенствованная цементная формула укладывается методом экструдирования, что позволяет значительно упростить строительные работы, так как исключается необходимость в опалубке. Готовые бетонные фигуры легко поддаются корректировке и отделочным работам.

Эксперименты британских инженеров не прошли бесследно. Их идея вызвала живой интерес ученых из Южно-Калифорнийского университета. Они предложили использовать огромные машины для 3D-печати непосредственно на строительных площадках.

На данный момент в патентное бюро США был направлен проект под названием Contour Crafting, на основе которого планируется собрать огромный принтер, который сможет печатать дома в сборе: не только несущие стены, но и проводку вместе с сантехникой.

В шанхайской компании Shanghai WinSun Decoration Design Engineering Co не стали дожидаться, пока американские конструкторы соберут футуристическую машину. Вместо этого предприимчивые инженеры собрали собственный 3D-принтер WinSun, поразивший мировую общественность в первую очередь своими размерами.

Аппарат 150 метров длиной и 10 метров шириной способен всего за несколько часов напечатать здание высотой до 6 метров. 3d строительный принтер WinSun в качестве «чернил» использует цемент, усиленный стекловолокном.

Компания уже применила свое изобретение на практике. Пока речь идет про недорогое, несложное одноэтажное жилье, однако в Shanghai WinSun переполнены энтузиазмом. Тестовые образцы обошлись предприятию на 50% дешевле, чем при использовании классических методов строительства.

Справедливости ради, стоит заметить, что опытные образцы домов, несущие стены которых напечатаны с помощью принтера, появились не только в Шанхае. В США активно развивается частный проект по строительству жилых конструкций. Руководит ним молодой и амбиционный инженер Андрей Руденко.

В отличие от остальных, Андрей планирует создать принтер, который сможет печатать дома не только на подготовленной строительной площадке, но и на холмистой местности. Автор проекта уже добился значительных результатов в своих начинаниях, о чем свидетельствует данное видео:

Пока работа над основным проектом находится в самом разгаре, Руденко решил продемонстрировать общественности, на что способен принтер, собранный по его технологии.

В результате в Миннесоте появился небольшой импровизированный замок, доказывающий, что идеи Андрея имеют право на реализацию:

Словенская компания BetAbram занялась серийным производством строительных принтеров. На данный момент модельный ряд продукции словенского производителя ограничен тремя моделям – P1, P2 и P3.

Стоимость бюджетной модели составит «всего» 12000 евро, в то время как флагманы линейки будут продаваться по цене от 20000 евро. Учитывая, что аппарат может печатать несущие конструкции, его стоимость полностью себя оправдывает. Но что более важно, окупает себя с лихвой.

В компании утверждают, что принтер BetAbram P1 способен напечатать бетонное здание без опалубки объемом 144 квадратных метра. Примечательно, что высота аппарата составляет чуть больше двух метров.

Специальная платформа, водруженная на регулируемые по высоте рельсы, оперативно поднимает экструдер по оси Z, в то время как размеры осей X и Y ограничены (например, для принтера P3 16 х 9 метров).

А как же насчет внутренних стен? Все, описанные выше технологии и изобретения ориентированы на строительство внешних конструкций. Но на рынке трехмерной печати нашлись компании, которые всерьез задумались над обустройством жилого пространства изнутри.

К примеру, Emerging Objects изобрели соляной полимер для печати межкомнатных перегородок, изящно зондирующих помещение. Соединив воедино строительный клей и соль, добытую в пруду Редвуд-сити, изобретатели получили недорогой, легкий, водостойкий, полупрозрачный материал.

Первым проектом Emerging Objects стал 3D-печатный дом под кодовым названием 1.0. Стены в комнатах целиком и полностью печатаются из новоизобретенного материала Saltygloo. В результате получается очень красивый, изящный и достаточно прочный дом, который станет украшением любой курортной зоны.

Рональд Раэль решил не останавливаться на достигнутом. Недавно функционер, возглавляющий Emerging Objects, сообщил, что планирует возвести дом из современных 3D-печатных материалов.

Внутренние стены, как уже говорилось, будут сделаны из Saltygloo, а наружные напечатают из Picoroco – запатентованных чернил, являющих собой цементный полимер. Стоит отметить, что все строительные элементы печатаются на промышленном оборудовании.

В Нидерландах решили пойти немного другим путем. Исследователи, представляющие лабораторию Sabin Design при Корнельском университете, решили, что современная промышленность не готова к печати домов целиком. Вместо этого они сосредоточили свои усилия на печати керамических кирпичей.

Ученые решили обойти традиционные трудоемкие методы строительных работ, заменив шлакоблоки, цементный раствор и физический труд с помощью изделия под названием PolyBricks.

Специалисты из Sabin Design решили отказаться от традиционных клеящих составов. Кирпичи Polybrick создавались с учетом классических столярных технологий, применяющихся строителями для скрепления между собой деревянных изделий. Другими словами, кирпичные блоки проектируются таким образом, чтобы сила тяжести соединяла между собой все детали конструкции.

Для изготовления несущих блоков использовался современный порошковый 3D-принтер ZCorp 510, который полностью оправдал свою функциональность и продемонстрировал высокое качество печати.

Армия – двигатель современного прогресса. По крайней мере, так считают многие уважаемые ученые. Как известно, большинство уникальных технологий, которые появились в нашей жизни, были подарены «гражданским» предприятиями оборонной промышленности.

3D строительство – это тот редкий случай, когда предприятия оборонной промышленности заинтересовались исконно гражданскими разработками для военных целей.

ВМС США всерьез заинтересовались методами печати бетоном. Национальный научный фонд США при поддержке оборонных ведомств решили финансировать разработки компании Contour Crafting.

Это означает лишь одно – 3D печать в строительстве определенно нашла свое место и вполне возможно, очень скоро, строительство станет частью технологии трехмерной печати, а не наоборот!