3D-печать в строительстве : как это работает , технологии и 3D-принтеры
Серийная 3D-печать зданий становится реальностью — 3D строительные принтеры печатают в России, Китае, Европе, Азии и США. В данном обзоре описаны наиболее перспективные отечественные и зарубежные проекты в этой области.
Видео
Технология печати
А начнем мы с технологии . Принцип работы По определенной трехмерной компьютерной модели трехмерный строительный принтер состоит из экструзии или сжатия специальной смеси, слоев матраса.
Готовая смесь, состоящая из цемента, наполнителей, пластификаторов и других добавок, загружается в целевой отсек устройства и оттуда устанавливается на головку принтера. Смесь наносится на поверхность подушки или на предыдущие напечатанные слои.
По такому принципу работает Большинство строительных 3D-принтеров. Среди них можно выделить три типа устройств:
3D-принтеры ворот представляют собой конструкции, состоящие из рамы, трех мостов-кранов и печатающей головки. Эти устройства можно использовать для печати зданий по секциям или по обеим, если они подходят под арку принтера.
Устройства Delt a-Type не зависят от 3D-привода и могут печатать более сложные формы. Здесь печатающая головка размещается на рычаге, прикрепленном к вертикальному драйверу.
Наконец, роботизированные принтеры — это роботы или группы роботов, например, внеклассные или промышленные, оснащенные компьютерным управлением.
Существуют и другие конструктивные методы 3D-печати. Например, печать с расслоением порошка на D-образном оборудовании и сварка с использованием клеевых растворов.
Материалы
Основной материал для 3D-печатных домов — мелкозернистая смесь, отличающаяся от обычного бетона. Каждая компания разрабатывает свою рецептуру, адаптированную к особенностям принтера, сопла и готового продукта.
Наиболее важными параметрами 3D-печатного бетона являются прочность, застывание, скорость схватывания и пластичность. Свойства бетона контролируются составом смеси — количеством цемента и качеством агломератов, а также добавлением пластификаторов.
Из готового бетона можно печатать элементы различной сложности и размера, от малых архитектурных форм, таких как клумбы и скамейки, до целых зданий, мостов и даже высотных сооружений.
Принтеры
Контурная композиция
В 2009 году Университет сингулярности или другие образовательные группы сингулярности (начатые в 2008 году в Исследовательском парке НАСА, Калифорния) под руководством Бехроха Хошневиса реализовали проект для разработки и коммерческого использования. технологии Контурное ремесло считается первой структурой технологией Трехмерная печать и фактически стала самой распространенной — это то же самое — как технология Цементная смесь наносится на экструдер аналогично FDM-печати.
Одноименная компания, основанная Бероком Хосневисом, занимается разработкой эту технологию 3D-печати и работает в NASA. Разработчики предлагают использовать этот метод печати для восстановления пострадавших от катастроф городов и и строительства сооружений на других планетах.
Для 3D-печати зданий компания использует управляемый краном манипулятор, оснащенный внеземной Землей. В процессе создания контуров используются быстротвердеющие материалы, наносимые краном послойно. Технические элементы, такие как аксессуары и вспомогательное оборудование, могут быть добавлены по мере создания слоев.
АМТ.
Российская компания АМТ является частью группы «АМТ-Спецавиа». Основными направлениями ее деятельности являются разработка и производство 3D-принтеров, а также продажа и обслуживание оборудования на зарубежных рынках. Ассортимент компании состоит из семи 3D-принтеров различных размеров.
Этот дом в городе Ярослав, штат Калифорния, является самым большим зданием в Европе и был построен с использованием принтеров AMT. Его общая площадь составляет 298 кв. м.
АПИС КОР.
Российская компания АПИС Кор Инжиниринг (APIS COR) является производителем уникального мобильного структурного 3D-принтера, который печатает целые дома прямо на месте. строительства .
Размеры 3D-принтера в сложенном виде составляют 4 x 1,6 x 1,5 метра, а его вес — 2 тонны. Площадь печати составляет 131 квадратный метр. Для печати зданий и крупных конструкций можно использовать несколько 3D-принтеров.
Winsun.
В 2014 году шанхайская компания Winsun прославилась на весь мир тем, что построила 10 3D-печатных зданий за один день. На самом деле, они были более аккуратными. Были напечатаны небольшие «коробки», предварительно заложенные блоками для блокировки и собранные на строительной площадке без вспомогательного оборудования и коммуникаций, но с остеклением.
Компания использует принтеры на основе технологии FDM и одноэтапный процесс с использованием цемента, песка и стекловолокна. Эти материалы обеспечивают достаточную прочность стен.3D-принтер Winsun представляет собой базовый кран размером 36 x 12 x 6 метров.
Форма d
D-форма — один из самых необычных вариантов структурной 3D-печати. Это устройство не использует экструдеры, расположенные вдоль трех осей, а основано на серии из 300 сопел, установленных на подвижной платформе. Размеры платформы текущей версии принтера составляют 6х6 метров.
Технология D-Shape похожа на струйную печать и использует серию сопел для нанесения связующего на слой песка.
CyBe Construction
CyBe Construction — голландская компания, которая применяет 3D-печать в строительстве жилья под ключ. в строительстве CyBe производит материалы для печати и два производственных 3D-принтера.
Эти большие промышленные устройства требуют двух операторов, но могут печатать большие конструкции очень быстро. Например, в Дубае в 2017 году компания напечатала цех площадью 168 кв. м всего за три недели.
Baty Print.
Университет Нанта, Франция, совместно с Институтом цифровых наук Нанта (LS2N), работает участвует в проекте по печати домов на 3D-принтере, известном как Yhnova.
В проекте используется разработанный университетом метод Batiprint3D, или 3D-печати «изнутри наружу». На полиуретановую опалубку распылением наносится материал, похожий на ламинированную монтажную пену, который после затвердевания заливается бетоном.
Проект Yhnova — это, строительство пятикомнатное социальное жилье с арочными стенами и закругленными углами; роботизированный манипулятор Batiprint3D может печатать конструкции высотой до 7 метров, а площадь спроектированных домов составляет 95 кв. м.
WASP.
Итальянский производитель WASP создал самый большой на сегодняшний день производственный 3D-принтер. Робот Delta имеет высоту 12 метров и ширину 7 метров, а длина регулируемой руки достигает 6 метров.
Применение принтера, названного BigDelta, направлено на решение жилищного кризиса путем создания более дешевого жилья. Это особенно важно для развивающихся стран.
Проект BigDelta представляет собой процесс производства 3D-печати с использованием природных материалов. В качестве «расходных материалов» используются прессованная солома и почва.
Заключение
3D-печать конструкций — одно из самых перспективных направлений в строительстве сооружений всех видов. Ее использование сулит коммерческие выгоды, основанные на меньшем количестве рабочей силы и меньших материальных затратах, социальные выгоды благодаря возможности быстрого строительства недорогого жилья для бедных и жертв стихийных бедствий, а также репутационные бонусы — более экологичное и менее энергоемкое строительство. строительство Меньше энергопотребления и меньше отходов.
