Передовая технология: 3D-принтеры в строительстве

Передовая технология: 3D-принтеры в строительстве

Белякова Александра Юрьевна – магистрант Иркутского национального исследовательского технического университета

Аннотация: Одной из основных проблем в процессе строительства является использование большого количества ручного труда, что увеличивает время строительства, а также приводит к дополнительным расходам. С помощью технологии 3D-печати есть возможность решить ряд вопросов и вывести процесс строительства на новый уровень. Цель данной статьи: рассмотреть современный метод 3D-печати зданий и сооружений, выявить преимущества и недостатки технологии, оценить перспективу использования в современном мире.

Ключевые слова: строительство, аддитивные технологии, 3D-печать, 3D-принтер.

В развивающемся современном мире отрасль строительства достаточно стремительно набирает обороты в совершенствовании имеющихся и появлении новых технологий, что позволяет значительно облегчить работу и сократить сроки возведения здания. Одной из перспективных нанотехнологий для этого является 3D-печать.

Технологи 3D-печати – это роботизированный процесс создания физического объекта, при котором происходит послойное наращивание слоев с применением современного строительного сырья на основе цифровой модели. Строительный принтер способен печатать как отдельные сборные конструкции зданий, так и возводить целые здания и сооружения.

Технология строительства достаточно легка: с помощью экструдера происходит непрерывное поступление бетонной смеси с различными добавками (стекловолокно, полимерная фибро-стружка). Высокоточной установкой головки принтера происходит послойный процесс печати, слой за слоем, причём нижележащие слои уплотняются по мере наращивания стен. Наращивание стен происходит до тех пор, пока 3D-принтер не выстроит загруженную в его память объемную модель, созданную в CAD-программе. Внутреннее пространство стены армируют и заполняют пенобетоном. Для непрерывного процесса строительства, необходимо следить за наличием смеси в принтере .

Достоинства 3D-печати в строительной отрасли

1. Уменьшение затрат. В сравнении с традиционным принципом построения зданий, 3D-печать позволяет экономить до 60% строительных материалов, до 80% рабочей силы и до 70% стоимости времени, что значительно повышает эффективность работы. Согласно этим данным, с применением технологии 3D-печати возможность экономии общей стоимости строительства составляет 50%.
2. Безопасность. Данная технология позволяет обеспечить безопасность рабочих на строительной площадке и снизить травматизм, так как большинство работ автоматизировано.
3. Уникальность архитектурной формы. 3D-принтеры способны перемещаться в трехосной плоскости, что дает им возможность быть направленными на создание уникальных и сложных форм, которые были бы либо невозможны, либо достаточно дороги в реализации с помощью обычных строительных технологий. Так, например, принтер способен создавать причудливо изогнутые стены так же легко, как и прямые. Нетрадиционная архитектура способна оптимизировать внутреннее пространство и улучшить внешний облик зданий и сооружений.
4. Экологическая эффективность технологии. Использование только необходимого количества материалов для создания конструкции позволяет принтеру производить меньше отходов и строительного мусора, который в большом объеме остается при обычном методе строительства. Кроме того, поскольку исходные материалы на основе бетона не имеют формы, любые остатки можно и нужно использовать при последующем строительстве .

Связанные вопросы и ответы:

Что такое 3D-принтер для строительства

encoding="UTF-8"

Технологии не стоят на месте . Не так давно российские ученые объявили, что сумели распечатать на 3D-принтере искусственное сердце, то и дело попадаются сообщения, что подобный агрегат с нуля сможет создать все детали для велосипеда и даже автомобиля, но это еще не всё. Умельцы и придумщики шагнули ещё дальше, из микромира в макромир, и научились распечатывать на принтерах настоящие дома . Нет, не макеты, полноразмерные жилища для людей. Сегодня редакция Homius.ru решила поподробнее изучить этот вопрос и рассказать, насколько интересна для россиян будет такая технология и насколько практично будет распечатать себе новый дом. Кроме того, в этом обзоре рассмотрим иные возможности применения 3D-принтера в строительстве.

Это не макет и не фрагмент научной программы, а реальная строительная площадка

Что такое строительный 3Д-принтер и зачем он нужен

Если говорить совсем упрощенно, то строительный 3D-принтер — это своего рода гибрид бетономешалки и руки-манипулятора, рисующего по заданному алгоритму чертеж. По сути, вместо чернил у него бетон , а вместо бумаги – реальная строительная площадка.



Из сопла с определенной скоростью подается строительная смесь, которая равномерно, слоями распределяется по периметру возводимой конструкции

Конструкция может быть как большой, к примеру, окружностью, так и ограниченной в пространстве, к примеру, стеной определённой ширины и длины.

К сведению! Новатором использования специального принтера для печати домов и строительных конструкции считается профессор Университета Южной Калифорнии Берох Хошневис. Он запатентовал технологию Contour Crafting, а именно – использования специального экструдера на подвижной платформе, с помощью которого и наносятся слои цементной смеси.

Интересно, что прародителем идеи самовозводимых с помощью роботов-манипуляторов домов считается не один человек, а целая группа специалистов NASA еще в 1995 году, когда в Америке активно развивалась идея покорения малоизученных участков не только нашей планеты, но и космоса. Считалось, что роботы смогут подготовить плацдарм для переселения и комфортного проживания представителем земной цивилизации в другие, менее обжитые уголки Вселенной.



И правда: в домах, возведённых по такой технологии есть что-то космическое!

Как работает строительный 3Д-принтер

Так называемая аддитивная технология строительства (от англ. Add- добавлять, наращивать) практически не имеет ограничений в использовании(кроме как законами физики). На 3D-принтере можно печатать как отдельные элементы конструкции: стены,, другие элементы, так и цельные дома.

Интересный факт! В России впервые дом, полностью напечатанный на 3D-принтере, был возведен в 2016 году компанией ApisCor в городе Ступино. Интересно, что дом возводился целиком, т.е. печатался от потолка до крыши без перерыва. Весь процесс занял 24 часа чистого времени. До этого дня печатались только отдельные панели.

По сути, процесс работ повторяет обычное строительство. Сначала создается проект, затем возводится, в этом случае, чаще всего, он. Процессв строительстве подобных сооружений – важнейшая часть. Ведь все этапы возведения дома возложены на искусственный интеллект.



Современные 3D-принтеры могут учитывать конфигурацию и положение окон, а также применять архитектурные приемы, используя заранее созданные макеты

По сути, основная часть принтера, кроме электронной начинки, – это стрела экструдера и управляющие ею эксцентрики, которые и двигаются по платформе в заданном радиусе или по прямой. Собственно, монтаж базы, или основания принтера как раз зависит от параметров здания и его конфигурации. Дома могут иметь разную форму и габариты, соответственно и формат машин, создающих их, совершенно разный.

3D-принтер для строительства: новая реальность в архитектуре

Технологии не стоят на месте. Не так давно российские ученые объявили, что сумели распечатать на 3D-принтере искусственное сердце, а теперь умельцы и придумщики шагнули еще дальше, из микромира в макромир, и научились распечатывать на принтерах настоящие дома.

Это не макеты, полноразмерные жилища для людей. Сегодня редакция Homius.ru решила поподробнее изучить этот вопрос и рассказать, насколько интересна для россиян будет такая технология и насколько практично будет распечатать себе новый дом.

Кроме того, в этом обзоре рассмотрим иные возможности применения 3D-принтера в строительстве.

Что такое 3D-принтер для строительства?

Если говорить совсем упрощенно, то строительный 3D-принтер — это своего рода гибрид бетономешалки и руки-манипулятора, рисующего по заданному алгоритму чертеж. По сути, вместо чернил у него бетон, а вместо бумаги – реальная строительная площадка.

Из сопла с определенной скоростью подается строительная смесь, которая равномерно, слоями распределяется по периметру возводимой конструкции.

Конструкция может быть как большой, к примеру, окружностью, так и ограниченной в пространстве, к примеру, стеной определённой ширины и длины.

История и разработка технологии

К сведению! Новатором использования специального принтера для печати домов и строительных конструкций считается профессор Университета Южной Калифорнии Берох Хошневис. Он запатентовал технологию Contour Crafting, а именно – использования специального экструдера на подвижной платформе, с помощью которого и наносятся слои цементной смеси.

Теперь, когда технология стала более доступной, мы можем увидеть, как 3D-принтеры изменят архитектуру и строительство в целом. Но это не только о том, что мы сможем распечатать себе новый дом, но и о том, что мы сможем создавать более экологически чистые и энергосбережные конструкции.

Однако, как и в любом новом технологическом прорыве, есть и свои ограничения. Например, пока 3D-принтеры не могут печатать сложные конструкции, содержащие металлические или стеклянные элементы. А также, как и в любом другом строительстве, важна квалификация и опыт специалистов, которые будут работать с этими машинами.

В любом случае, 3D-принтер для строительства – это будущее, и мы рады, что можем наблюдать его развитие.

Как 3D-принтеры используются в строительстве

3.1 «ПланРадар» (PlanRadar) предоставляет клиенту систему (документирования) и управления дефектами в строительстве (программное обеспечение как услуга («ПокУ»)). Она включает в себя несколько модулей в текущей версии, которые будут использоваться через Интернет или в качестве приложения для клиентского программного обеспечения. Существует также возможность хранения данных (далее – «Программное обеспечение»).

3.2 Дополнительные услуги, такие как адаптация Программного обеспечения к индивидуальным требованиям клиента, должны быть частью отдельного договора.

3.3 «ПланРадар» (PlanRadar) оставляет за собой право в любое время продолжать разработку и изменять Программное обеспечение и все спецификации Программного обеспечения (например, используя новые или иные технологии, системы, процессы или стандарты). Соответственно, клиент получает выгоду от текущей разработки Программного обеспечения. В свою очередь, клиент должен признать, что иногда будет проводиться временное техническое обслуживание при выполнении обновлений и модернизаций. «ПланРадар» (PlanRadar) своевременно проинформирует клиента о существенных изменениях в работе сервиса. Если клиент испытывает необоснованные неудобства в связи с изменениями в услугах в течение 14 дней с момента получения уведомления об изменениях в услугах, он вправе расторгнуть договор в чрезвычайном порядке в день внесения изменений.

3.4 Клиент имеет возможность пользоваться Программным обеспечением бесплатно в течение 30 дней после регистрации (тестовый этап). До окончания этого бесплатного пробного этапа «ПланРадар» (PlanRadar) свяжется с клиентом и сообщит ему о возможности заключить платный договор на дальнейшее использование Программного обеспечения. Если клиент не воспользуется этой опцией, его учетная запись пользователя будет заблокирована, а затем удалена самое раннее через 30 дней.

3.5 «ПланРадар» (PlanRadar) несет ответственность только за те услуги, которые предоставляет «ПланРадар» (PlanRadar). Клиент не может предъявлять претензии к «ПланРадар» (PlanRadar) за любые сбои Программного обеспечения, вызванные вмешательством клиента или третьих лиц.

3.6 Местом предоставления услуг «ПланРадар» (PlanRadar) является выход маршрутизатора в Интернет, расположенный в дата-центре, используемом «ПланРадар» (PlanRadar). Конечные устройства клиента и подключение к Интернету не являются частью сервиса «ПланРадар» (PlanRadar).

Какие материалы используются в 3D-печати для строительства

Строительная 3D-печать, или, как ее еще называют, аддитивное строительство, только появилась на свет, и хочется верить в ее светлое будущее. К этому есть много предпосылок, но для успеха многое еще нужно сделать. В первую очередь, нужно разработать принципы проектирования домов для строительной 3D-печати. Затем необходимо привлечь топовых архитекторов для создания знаковых проектов, за которыми может последовать массовое внедрение новой и очень перспективной технологии. Строительная 3D-печать может помочь в решении глобальной проблемы нехватки жилья, а также привнести большую долю автоматизацию в другие сферы строительства.

Какие преимущества имеет использование 3D-принтеров в строительстве

Shuvalov Nikolay EvgenievichVolga State University of Technologystudent

Abstract The problems of 3D-printing in Russia, building automation due to modern technology, a comparison with the traditional methods, including economic feasibility.

Keywords: 3D

Библиографическая ссылка на статью: Шувалов Н.Е. Целесообразность 3D печати в малоэтажном строительстве // Современные научные исследования и инновации. 2016. № 11 . URL:(дата обращения: 05.11.2024).

Строительство быстро развивается и уже очень сильно отличается от того, что было 10 лет назад. Строительный рынок предоставляет множество вариантов несущих конструкций. Трудно выбрать наиболее выгодный и надежный вариант, так как, каждый день технологии совершенствуются, появляются новые и сложно определить, что найдет свое применение в строительстве. Один из таких частных случаев – 3D печать.

3D печать имеет свои преимущества: скорость производства работ, минимизация труда, автономность, большой выбор материалов, печать сложных форм.

Использует различные материалы для «печати», они поступают с помощью насоса и наносятся на поверхность. В зависимости от материала, конечной продукции передаются те или иные свойства (рис.1).

Принтер собирается на строительной площадке, некоторые модели можно установить и настроить всего за 30 минут.

Рис. 1. Строительный принтер

Для наглядного сравнения эффективности применения принтера рассчитаем стоимость строительства тремя способами.

Схема-образец представляет собой здание высотой 3м, длиной 9м и шириной 9м, толщину стен принимаем равной 0,3м. Рассматриваются только стены. Таким образом, общий объем стен – 41м3. Площадь внутренних поверхностей – 90м2. Площадь внешней поверхности стен – 108 м2. (Рис.2)

Рис. 2. Вид здания

Данная схема используется для всех 3 вариантов строительства:

• Монолит.
• Несъемная опалубка «Velox».
• Несъемная опалубка с использованием строительного 3D принтера.

Сравнение производится по параметрам трудозатрат и общей стоимости возведения.

Исходя из информации ООО “Спецавиа” о своем 3D принтере S-1160 , произвели расчет стоимости установки несъемной опалубки и трудозатрат, представленный в таблице 1.

Таблица 1.  Расчет трудозатрат и стоимости установка несъемной опалубки  3D принтера S-1160

Стоимость 3D принтера S-1160	2450000 рублей.
Срок службы	20 лет
Скорость печати	9 м/мин.
Высота слоя	1 см.
Количество человек, необходимых для	2 рабочих (6 разряд)
работы принтера
Расход пескобетона на 1 м2опалубки	17 кг.
Стоимость материалов	3750 руб/т.

Стоимость часа работы 3D принтера:

Почасовая тарифная ставка строителей 6 разряда в базисных расценках 2001 г: 14,13 р.

Стоимость материалов, необходимых для строительства 1м²опалубки:

Толщина слоя 1 см, таким образом, 1 м2 опалубки включает 100 слоев толщиной 1 см и длиной 100 см. Соответственно, 1 м2 опалубки равен 1*100=100 м печати.

Так как скорость печати принтера – 9 м/мин, трудозатраты:

Можно составить расценку для устройства несъемной опалубки при помощи строительного 3D принтера (Таблица 2).

Устройство несъемной опалубки с помощью строительного 3D принтера.

Таблица 2. Измеритель: 10 м²несъемной опалубки

Наименование элемента затрат	Единицы измерения	Устройство несъемной опалубки с помощью 3D принтера
Затраты труда рабочих	Чел.-час	1,85
Затраты труда машинистов	Чел.-час	1,85
Машины и механизмы
3D принтер	Маш.-час	1,85
Материалы
Пескобетон М300	т

Расходы по несъемной опалубки Velox учитываем из ТЕР 06-01-087 “Монтаж и демонтаж крупнощитовой опалубки”. Используем коэффициент применения несъемной опалубки вместо оборачиваемой: 0,75 к затратам труда и оплате труда рабочих, 0,8 к стоимости эксплуатации машин (ТЕР-2001, сборник 06, п. 3.8). Добавляем стоимость плит Velox 282, 65 руб/м².

Полученные данные были обработаны, получены следующие результаты, представленные в таблице 3.

Таблица 3. Сравнительный анализ стоимости и трудозатрат выполнения работ с помощью различных материалов

Из таблицы видно, что постройка  с использованием 3D печати выгоднее и быстрее. Стоимость 3D принтера ниже остальных 421886,26 руб, за ним монолит 519640,92 р и опалубка VELOX 606525,09р. По трудозатратам также выгоднее 3D принтер – 357,57 чел.час, затем монолит – 469,4 и Velox – 574,39 .

Какие ограничения есть при использовании 3D-принтеров в строительстве

Самый большой принтер S-500 в стандартной комплектации имеет рабочее поле 11х29х14 м. По желанию заказчика рабочее поле принтера может быть увеличено до 340 кв.м. (31х11 м) при высоте до 80 м.

Если печатать такое здание по частям и собирать на месте, то подойдут S-6044 и S-6044 Long . Если Вы рассматриваете исключительно полевой вариант, то тогда нужен S-300 или его модификации.

Принтером модели S-500 можно печатать на фундаментах до 340 м2

Толщина самой стенки (несъемной опалубки внутри и снаружи стены, которую печатает принтер) — если Вы имеете ввиду это - может быть от 3 до 5 см. Тоньше печатать сложно, толще - не рентабельно. Сама стена будущего здания при этом будет такой, какой вы хотите.

Печать колонн любой конфигурации возможна.

Для ИЖС - три. На наших принтерах можно строить зданий высотой до 80м.

1. Заливаете фундамент традиционным способом.
2. Затем печатаете принтером стены 1 этажа.
3. Укладываете перекрытия традиционным способом.
4. Печатаете принтером стены 2 этажа.
5. Устройство крыши

Наши принтеры позволяют выпускать широчайший ассортимент изделий, воплотить любые дизайнерские идеи, получить эксклюзивный дизайн. Вы сможете печатать: малые архитектурные формы (уличная мебель, заборы, фонтаны и т. д.), жби (кольца, колодцы, перемычки, лестницы, башни, короба и т.д.), архитектурные элементы и декор.

Некоторые примеры имеющиеся фото- и

Строительная 3D печать — не волшебная таблетка от всех бед. У строительного принтера есть как свои преимущества, так и ограничения. В некоторых случаях экономически целесообразнее применять традиционную технологию. Например, для производства простых изделий. Печать гаража с погребом как раз такой случай.

Именно так. В соответствии с 3D моделью печатаемого объекта, принтер сразу оставляет все технологические отверстия, каналы и проемы.

Принтеры S-300 и S-500 способны укладывать смесь со скоростью до 25 кв.м. однокамерной стены в час (или до 2,5 куб.м. в час). У остальных моделей производительность составляет 0,6 куб.м. в час - примерно 10-15 кв.м. однокамерной стены.

Как 3D-принтеры могут повлиять на будущее строительства

Развитием направления строительной 3D-печати занимаются крупные компании и стартапы по всему миру. Некоторые из них уже достигли немалых успехов в этой отрасли. Наряду с небольшими сарайчиками и пристройками, созданные для строительства 3D-принтеры печатают полноценные жилые дома. И делают это менее чем за сутки. Ниже представлен обзор наиболее успешных компаний в области строительной 3D-печати.

Contour Crafting

Профессор Университета Южной Калифорнии Берох Хошневис разработал устройство Contour Crafting, которое послужило образцом для других строительных 3D-принтеров. Устройство представляет собой подвижную портальную конструкцию, на которой закреплён экструдер. Полноценный вариант 3D-принтера полностью автоматизирован и позволяет установить дополнительную арматуру и коммуникации.

Спонсором разработки выступают ВМС США, кроме того, проектом очень интересуются в NASA, поэтому технология аддитивного строительства держится в секрете и о достижениях компании ничего не известно.

D-Shape

Итальянец Энрико Дини разработал самый неординарный аппарат для аддитивного строительства. D-Shape не использует традиционный экструдер, позиционируемый по трём осям, а печатает с помощью 300 сопел, которые закреплены на подвижной установке. 3D-принтер наносит на слои песка связующий агент. Минус технологии – на отверждение материала требуются минимум сутки.

С помощью инновационного аппарата инженеру удалось напечатать интересную скульптуру размером 3 × 3 × 3 м.

StroyBot

Российский инженер создал 3D-принтер StroyBot и напечатал с его помощью небольшой сказочный замок. На родине ему не удалось получить поддержку, поэтому он переехал в США и там смог продемонстрировать возможности своего 3D-устройства в полной мере – создал гостиничное крыло площадью 130 м² с несколькими комнатами, встроенными коммуникациями и джакузи. Теперь данное помещение активно эксплуатируется.

Интересная особенность StroyBot – он печатает геополимерным бетоном из вулканического пепла.

«Спецавиа»

Отечественная компания «Спецавиа» ранее изготавливала ЧПУ-станки, а теперь выпускает неплохие строительные 3D-принтеры. Среди них как минимум семь разных вариантов, использующих классическую портальную схему.

Самым громким реализованным проектом компании стала печать реплики сторожевой крепости Винтерфелл на территории Екатеринбургского цементного завода. Сегодня там располагается пост охраны предприятия.

За прошлый год компания продала более 30 строительных 3D-устройств. А в этом году «Спецавиа» собирается представить законченный проект – полноценное 3D-печатное здание площадью 165 м².

Apis Cor

Иркутский стартап использует для 3D-печати зданий уникальный манипулятор, закреплённый на подвижной платформе. Иными словами, установка создаёт стены вокруг себя, а потом переносится с помощью крана на другое место. 3D-принтер довольно компактный и легко помещается в грузовик.

Посредством своего изобретения специалисты компании напечатали в Ступино небольшой милый домик с округлыми стенами и коммуникациями. Строительная смесь затвердела менее чем за сутки, хотя проект реализовывался в условиях повышенной влажности: шёл дождь, и здание возводили под тентом.

Теперь компания планирует напечатать в Техасе целое экопоселение.

WinSun

Китайские изобретатели из WinSun ещё три года назад громко заявили о себе, напечатав более 10 зданий за сутки. Прямоугольные «коробки» создавались в цехе, без коммуникаций, а потом были собраны на отведённой площадке. Не прошло и года, а WinSun реализовала ещё пару крупных проектов – 3D-печатный пятиэтажный дом и огромный особняк. А в 2016-м компания за 17 дней напечатала офисное здание в Дубае.

3D-установка WinSun представляет собой портальный аппарат, использующий цементные смеси с переработанными отходами.

Потенциал строительной 3D-печати огромен, но вряд ли в ближайшее время она сможет полностью заменить традиционные технологии возведения зданий. При этом аддитивные технологии вполне способны стать отличным дополнением и серьёзным конкурентным преимуществом для строительных компаний.

Какие компании используют 3D-принтеры в строительстве

Инженер рассказал о плюсах и минусах внедрения 3D-печати на рынок ИЖС

Инженер Мамин: благодаря 3D-печати сократится время строительства домов

При масштабном внедрении технологии 3D-печати могут оказать значительное влияние на рынок индивидуального жилищного строительства (ИЖС). Об этом 25 июля «Известиям» заявил инженер, эксперт в области разработки проектной и технической документации Дмитрий Мамин.

По его словам, технология использования 3D-печати в строительство долгие годы не находила широкого применения, поскольку рассматривалась преимущественно как имиджевая.

«В последние 10 лет появились компании, в том числе российские, разрабатывающие технологии по использованию 3D-печати в строительстве. В целях продвижения собственных разработок данные компании реализовали ряд проектов по строительству домов с использованием 3D-печати. Данная технология пока «не выстрелила» и рынок 3D-печати в строительстве крайне незначителен, поскольку для этого необходимо технологичное оборудование, стоимость которого превышает плату строителям, что экономически не очень целесообразно», — сказал эксперт.

Также невысокая популярность технологии 3D-печати объясняется достаточно большими временными затратами при выходе на рынок, сообщил Мамин. Он добавил, что технология должна «дозреть» — пройти процесс пилотного внедрения, найти определенную нишу на рынке и прийти в соответствие со строительными нормами.

«При масштабном внедрении технологии 3D-печати могут оказать значительное влияние на рынок индивидуального жилищного строительства. Перспективы применения таких технологий очевидны: снижение времени строительства, упрощение логистики, возможность создания авторских проектов», — отметил специалист.

Стоимость строительства также может значительно снизиться за счет эффекта масштаба — одновременно можно будет возводить не один дом, а целые поселки, что также говорит о значимых перспективах данной технологии, добавил он.

Однако на текущий момент у применения 3D-печати в ИЖС есть ряд преград. Так, остаются нерешенными серьезные проблемы технологии: неровности и ребристость стен, «печатаемых» на 3D-принтерах; сложность проведения работ при отрицательных температурах и температурах более 25 градусов (это способствует быстрой усушке бетонной смеси и, как следствие, растрескиванию бетона); необходимость армирования стен, указал собеседник «Известий».

«Кроме того, в наше время технологии промышленной 3D-печати не позволяют детально проработать узлы и архитектурные стили домов. Данные проблемы могут быть решены при развитии технологии», — заключил Мамин.

Поставить печать на поток: в России создан проволочный 3D-принтер

Отечественный аппарат поможет полностью уйти от сварных соединений и заклепок

В конце января российские космонавты напечатали первую рабочую деталь на 3D-принтере на Международной космической станции. Этой деталью стал кронштейн, необходимый для крепления камеры. 3D-принтер был доставлен на МКС на корабле «Прогресс МС-20» в июне 2022 года для проведения экспериментов.

Как 3D-принтеры могут помочь решить проблемы недостатка жилья

Протез для запястья с открытым исходным кодом (Источник: Thingiverse.com)

Долгое время протезы были недоступной заменой утраченным конечностям и другим частям тела из-за своей цены или сложного функционала. 3D-печать меняет ситуацию, позволяя изготовить протез по индивидуальному заказу.

Путем сканирования и моделирования пациента можно разработать индивидуальные изделия, которые часто печатаются с помощью бюджетных принтеров и материалов. Наряду с индивидуальной подгонкой и снижением затрат 3D-печать также дает возможность создавать более легкие протезы за счет полой внутренней конструкции.

Эти протезы, как и многие продукты с открытым исходным кодом, постоянно совершенствуются благодаря добровольцам, которые дополняют проекты друг друга. Они варьируются от часто утрачиваемых конечностей, таких как кисти рук и ноги, до протезов для восстановления лица и даже протезов для животных.

Можно трогать руками (Источник: Psyonic)

3D-печать позволяет врачам и исследователям экспериментировать с конструкциями и технологиями, которые восстанавливают ощущения. Люди с ампутированными конечностями считали их утраченными навсегда.

Например, e-Nable — волонтерская организация, которая помогает печатать на 3D-принтерах более качественные и доступные по цене протезы и предоставлять их нуждающимся. Они имеют различные конструкции, подходящие для разных типов людей с ампутированными конечностями. В их числе держатель для смычка с 3D-печатью, позволяющий человеку играть на музыкальном инструменте.

Протезы, напечатанные на 3D-принтере, приносят пользу не только людям. Ветеринары спасли жизнь птице, находящейся под угрозой исчезновения, напечатав на 3D-принтере протез клюва после того, как в зоопарке Флориды у нее был диагностирован рак. Другие ветеринары внедряют инновации с помощью хирургических инструментов, напечатанных на 3D-принтере, для проведения ветеринарных операций в зависимости от конкретного случая и пациента. В следующий раз, когда ваш питомец заболеет, его жизнь может быть спасена с помощью 3D-печати!

Какие проекты были уже построены с помощью 3D-принтеров

Трансформация строительной отрасли посредством 3D-печати

В современном мире, когда спрос превышает предложение, строительные компании стремятся сократить время, вкладываемое в процесс создания новых объектов недвижимости, что и позволяет сделать строительная 3D-печать. И это не единственный значимый плюс использования современных 3D-технологий в строительной отрасли.

В этой статье мы предлагаем рассмотреть, какие конкретные выгоды может получить строительная компания при использовании в производстве домов специализированного 3D-оборудования, на примере компании AC3D.
AC3D – американская компания, занимающаяся разработкой строительных 3D-принтеров и проектов для строительной 3D-печати.

Скорость 3D-печати

Конечно, сроки строительства посредством 3D-принтера индивидуальны в зависимости от размера строящегося объекта, но, как правило, они намного короче, чем при использовании традиционного способа.

Когда мы говорим о 3D-печати дома, то имеем в виду только 3D-печатные стены, остальные составляющие (фундамент, крыша, окна, двери, перекрытия) делаются традиционным способом.

Многие современные строительные 3D-принтеры способны напечатать объект с учетом и фундамента, и кровли, благодаря:

- использованию устойчивых смесей для 3D-печати с низким содержанием цемента;

- усовершенствованной системе подачи материала со смешиванием внутри печатающего сопла (печатающей головки);

- автоматизированному контролю качества печати;

- наличию решений для отделочных и дополнительных работ.

В среднем на изготовление каркаса дома будет затрачено в 4 раза меньше времени. Дом площадью 100 кв. метров 3D-принтер напечатает за 48 часов.

Один 3D-принтер способен построить до 100 домов в год.

При возведении многоэтажных домов также практикуется использование строительных принтеров для печати модулей, префабов, опалубки монолитных колонн, стеновых конструкций и пр.

Снижение финансовых затрат при 3D-строительстве на 15% - 25%

Сегодня строительство в США ограничено 1,2 млн домов в год. Внедрение 3D-технологий может повысить производительность до 6 млн домов при том же количестве рабочей силы. Там, где раньше требовалось 10 человек, автоматизация с помощью 3D-печати помогает использовать меньше ручного труда и привлекать всего 2-3 строителя. Строительные 3D-принтеры также могут решить проблему нехватки квалифицированной рабочей силы, особенно в таких странах, где строительство сильно зависит от мигрантов.

Эффективная изоляция обеспечивает до 50% экономии энергии по сравнению с обычными домами, снижая текущие затраты на отопление/охлаждение.

3D-печатные стены возводятся как несъемная опалубка, что существенно экономит количество используемого цемента. К слову, устранение из процесса традиционной опалубки помогает сэкономить, а также приводит к уменьшению отходов, что в свою очередь сокращает затраты на утилизацию и дополнительную транспортировку. Место для хранения оборудования на площадке тоже значительно сокращается.

Стены, напечатанные на 3D-принтере, обеспечивают: целостность конструкции, тепловые характеристики, звукоизоляцию, гидроизоляцию, морозостойкость. Благодаря передовым материалам, используемым в 3D-печати, вес здания способен сократиться до 50%, а снижение стоимости строительства на 15% - 25%, сохранив высокое качество конструкции.

Сравнение затрат при 3D-печати дома с помощью принтера AC3D (в цифрах) и в традиционном строительстве.

Помощь 3D-технологий в борьбе с загрязнением окружающей среды

Не секрет, что на сегодняшний день строительная отрасль является лидером по выбросам CO2. В настоящее время популярность набирает разновидность «экобетона» с добавлением полимеров, что помогает существенно сократить загрязнения окружающей среды.

Компания AC3D предлагает 3 способа сократить выбросы углекислого газа:

1. Использование экобетона - материала с низким содержанием цемента

2. Замена цемента в смесях вспененным стеклом, кремнеземным аэрогелем ,

летучей золой

3. Переработка старых конструкций и повторное использование материалов.

3D-технологии помогут сократить:

- на 80% количество строительных отходов при возведении каркаса, так как традиционная опалубка не требуется

- на 22% выброс углекислого газа

- на 50% потребление энергии благодаря эффективной изоляции

Улучшение изоляции в домах равносильно удалению с дорог более 15 млн. автомобилей, работающих на газе

Также, благодаря воплощению архитектуры любой формы, на напечатанных домах можно разместить солнечные батареи, которые сделают дом энергосберегающим.

Дизайн-модели заборов, с уклоном в «зеленое строительство».

Остались вопросы?

Наши специалисты помогут с выбором 3D-оборудования или аксессуаров, проконсультируют по любым вопросам.