3d строительство домов. Особенности технологии

3d строительство домов. Особенности технологии

Строительство домов с помощью 3D принтера стало реальностью благодаря калифорнийскому профессору Бероху Хошневису – изобретателю технологии Contour Crafting. Главным элементом инновации стал установленный на подвижной платформе экструдер, обеспечивающий послойное наращивание создаваемого объекта. Экструзия контролируется компьютером и производится согласно предварительно созданной трехмерной модели.

Процесс не нуждается в длительной и трудоемкой подготовке. Площадка расчищается и выравнивается с помощью стандартной техники, после чего на ней располагается 3D-принтер. Быстротвердеющая строительная смесь под давлением подается на головку принтера, откуда из сопла равномерно распределяется по рабочей поверхности. Строительные принтеры 3D-Shape в качестве расходного материала используют порошок, который после наслоения связывается, образуя монолитную конструкцию.

В 3D строительстве применяются вращающиеся и дельта-принтеры. Разнообразие бетонных смесей обеспечивает печать элементов различной сложности и размеров. С их помощью создаются декорации, малые архитектурные формы, здания, мосты и пр.

Мелкозернистая строительная смесь, используемая в принтерах, отличается от обыкновенного бетона. У каждой компании, осваивающей 3д строительство, расходный материал изготавливается по собственной рецептуре, которая зависит от особенностей оборудования и специфики возводимого объекта. Отдельным ноу-хау являются пластификаторы, благодаря которой увеличивается подвижность цемента, снижается содержание воды и увеличивается прочность.

Преимущества в сравнении с кирпичным и блочным строительством

По сравнению с традиционным возведением зданий 3D строительство обладает следующими преимуществами:

• На постройку дома с отделкой и коммуникациями требуется средств не больше, чем на аналогичное по площади здание из бруса без внутренних работ. При этом с развитием 3Д-технологий прослеживается тенденция к уменьшению стоимости их применения.
• При возведении 3D-печатного объекта задействовано гораздо меньше людей, чем на традиционных стройплощадках. После подготовительных работ в управлении и обслуживании техники участвуют 1–3 человека. В человеко-часах разрыв между обычным и 3д-строительством достигает 50–80%.
• При подготовленном фундаменте возведение стен по 3D-технологии занимает несколько суток. Основное время затрачивается на установку крыши, отделку и проведение коммуникаций. На сдачу в эксплуатацию быстровозводимых каркасно-щитовых домов уходит не менее месяца.
• Строительный мусор и загромождение окружающей территории – проблема любой стройплощадки. При работе 3д принтера отходы сводятся к минимуму, а некоторые из них после переработки вновь пускаются в дело.
• Благодаря технологии сокращаются затраты на возведение объектов с уникальной архитектурой. При этом сложность создаваемых геометрических форм не отражается на скорости процесса.

3d принтер строительство домов. 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.

Строительство домов на 3d принтере. 3D-печать в строительстве: как это работает, технологии и 3D-принтеры

Серийная 3D-печать зданий становится реальностью — с помощью строительных 3D-принтеров печатают дома в России, Китае, странах Европы, Азии и Америки. В этом обзоре мы рассказываем о наиболее перспективных отечественных и зарубежных проектах в этой области.

Технология печати



А начнем мы с технологии. Принцип работы строительных 3D-принтеров заключается в экструзии — или выдавливании — специальной смеси, слой за слоем, по заданной трехмерной компьютерной модели.



Заранее подготовленная смесь, состоящая из цемента, наполнителя, пластификатора и других добавок, загружается в бункер устройства и оттуда подается к головке принтера. Смесь наносится на поверхность площадки или предыдущие напечатанные слои.



По такому принципу работает большинство строительных 3D-принтеров. Среди них различают три типа устройств:

Портальные 3D-принтеры представляют собой конструкцию из рамы, трех порталов и печатающей головки. С помощью таких устройств можно печатать здания и по частям, и целиком — если они умещаются под аркой принтера.



Устройства типа «дельта» не зависят от трехмерных направляющих и могут печатать более сложные фигуры. Здесь печатающая головка подвешивается на рычагах, которые крепятся к вертикальным направляющим.



Наконец, роботизированные принтеры — это робот или группа роботов типа промышленного манипулятора, оснащенных экструдерами и управляемых компьютером.



Есть и другие методы строительной 3D-печати. Например: оборудование D-Shape печатает наслоением порошкового материала с последующим связыванием его нанесением клеящего раствора.



Материалы

Основным материалом для 3D-печати домов являются мелкозернистые смеси, которые отличаются от традиционного бетона. Каждая компания разрабатывает свою рецептуру, которая соответствует устройству принтера и его сопла, а также специфике готовых изделий.



Самые важные параметры бетона для 3D-принтера — это прочность, скорость застывания и набора прочности, пластичность. Свойства бетона регулируются составом смеси — количеством цемента и качества заполнителей, а также добавками пластификаторов.



Готовые смеси позволяют печатать элементы различной сложности и размеров — от малых архитектурных форм, типа клумб и скамеек, до целых зданий, мостов и даже небоскребов.



Принтеры



В 2009 году резиденты стартап-инкубатора “Университет Сингулярности” (Singularity University aka Singularity Education Group , осн. в 2008 в NASA Research Park, Калифорния), под руководством Берока Хошневиса (Behrokh Khoshnevis), создали проект по развитию и коммерческому применению технологии контурного построения — Contour Crafting , которая считается первой строительной технологией 3D-печати и фактически стала самой распространенной — это та самая технология, при которой цементная смесь наносится экструдером, подобно пластику при печати FDM.

Основанная Бероком Хошневисом одноименная компания развивает эту технологию 3D-печати и сотрудничает с NASA. Разработчик предлагает использовать этот метод печати для восстановления пострадавших от стихийных бедствий городов и строительства сооружений на других планетах.



Компания использует для 3D-печати зданий управляемый компьютером портальный кран с закрепленным на нем экструдером. В процессе Contour Crafting задействован быстросхватывающийся материал, который наносится краном послойно. Технические элементы, такие как арматура и коммуникации, могут быть добавлены по мере создания слоев.



Российская компания АМТ входит в группу компаний «АМТ-СПЕЦАВИА». Сфера ее деятельности — разработка и производство строительных 3D-принтеров, продажа и сервисное обслуживание оборудования на зарубежных рынках. Ассортимент компании состоит из семи 3D-принтеров разных размеров.

Этот дом в Ярославле — самое большое здание в Европе и СНГ, построенное с применением принтеров компании AMT. Его общая площадь — 298 квадратных метров.

Строительство домов 3d принтером. 3Д принтер строительный: обзор популярных моделей, достоинства и цена

Сложно сегодня определить, кто придумал первым применять 3Д принтер строительный для печатанья домов, поскольку, начиная с 2000-х годов в этой области, т.е. использовании 3D технологий, исследования проводились параллельно несколькими независимыми группами ученых: в Китае, Нидерландах, Великобритании и США.

Ясно лишь то, что трехмерная печать займет в будущем в строительном деле лидирующие позиции.

Это изменит строительную область кардинально : ускорит сооружение домов, снизит цены, обеспечит достойную сейсмическую устойчивость зданий.

Пока консерваторы сомневаются, конкуренция на рынке печати 3D разворачивается небывалыми темпами. Уже предложили уникальные продукты компании многих стран.

Российские 3D принтеры

Применили 3D печать и российские компании (в Ярославле, к примеру). Компания «Спецавиа» использует устройство S-1160, использующее цемент марки 500 и смесь его с фиброволокном, а также с минеральными добавками.

Размер рабочей поверхности 3D принтера строительного внушительного размера и составляет 1000х1100х270 см.

Компания «Спецавиа» предлагает шесть вариантов строительных принтеров 3Д высокого качества разной модификации, которые могут отпечатать бетоном элементы для жилых домов размером до 36 м.куб.

Китайский WinSun

Шанхайская фирма Shanghai WinSun и Decoration Design Engineering Co лидирует в списке. Ее принтер трехмерный WinSun составляет 150 метров в длину, в ширину -10, а высотой он 6 метров. Согласитесь, что сооружение солидное. Оно в состоянии шестиметровое здание напечатать за считанные часы, используя для этого смесь, состоящую из цемента, стали и стекла.

Свои первые десять зданий она напечатала три года назад- в 2014 году. Стоимость каждого не превышала 270 000 рублей. По стоимости такое строительство дешевле вдвое, экономия материала превышает 60%, трудозатраты сокращаются на 80%.

Компания, после усовершенствования технологии, создала следующие свои объекты, представленные на выставке в китайской провинции под названием Цзянсу.

Самым высоким представленных разнотипных сооружений был пятиэтажный дом стоимостью 7 млн. руб. Понятно, что в заказах недостатка не было. В числе заказчиков был Египет.

Напечатанная пятиэтажка Шанхая

Арендой принтера заинтересовалась Саудовская Аравия, которая согласна в лизинг взять 100 принтеров, на которых планирует напечатать полтора миллиона построек. Арабские Эмираты также заключили договор. Там в минувшем году из таких деталей, напечатанных на принтере WinSun, уже сооружено здание, площадь которого составляет 240 м2.

Apis Cor, Америка

В прошедшем году реализован проект в Подмосковье — городе Ступино, над которыми работало шесть компаний России и штатовский стартап Apis Cor. Основал ее Никита Чен-Юн-Тай – уроженец России и разработчик данного оборудования.

Собранный им принтер 3D помог напечатать здание. Российские компании России на себя взяли лишь обустройство здания и отделку.

Чтобы напечатать внутренние перегородки, несущие стены и ограждения, потребовались сутки. Извлекали принтер, используя кран -манипулятор. Слои наращивали, применив аддитивную технологию. В практике России этот дом впервые не собирали из напечатанных деталей, а создавали как целостную конструкцию.

Дом по форме достаточно сложный. Выбрали его таковым, чтобы можно было показать возможности инновационного устройства. К этому добавим, что строили его в наиболее холодные месяцы, когда температура опускалась ниже 30 градусов, хотя использовать смесь бетона допускается при нижнем пределе +5 по Цельсию.

Успешно выдержало сложные условия оборудование благодаря тому, что строительство вели под тентом, где поддерживали нужный температурный режим.

Принтер, который помог реализовать проект, по конструкции напоминает небольшой башенный кран, имеющий возможность внутренней и внешней печати здания.

Оборудование достаточно небольшое, поэтому не создает при транспортировке никаких проблем. Не нужна ему длительная подготовка к работе.

Обошлось отпечатанное здание «под ключ» в 593568 рублей , т.е. стоимость одного метра квадратного составила 16 тысяч рублей . И это при том, что форма сооружения сложная. При простой, например, прямоугольной конфигурации, цена могла бы быть тринадцать тысяч рублей .

3d строительство домов программа. Топ-10 лучших программ для проектирования дома или квартиры в 2021 году

С помощью программы для проектирования дома определяют общие технические параметры здания, архитектурный стиль, оснащение мебелью. Автоматизированный алгоритм упрощает черчение планов, сложные расчеты расхода строительных материалов.

Возможности программ для проектирования дома

Проектирование домов — это процесс создания функциональной планировки.

Визуализацию своих идей можно сделать, применив универсальный графический редактор. Однако удобнее взять заготовки конструктивных объектов из библиотеки.

Шаблоны стульев, декоративных вещей, иных элементов интерьера ускоряют оснащение отдельных помещений.

Кроме тематической базы данных, проектировщик может использовать следующие функции приложений:

• работу на своем компьютере (браузерный режим онлайн);
• преобразование чертежей в объемную модель;
• изменение светового потока;
• изучение планов с разных направлений;
• проектирование интерьерного (ландшафтного) дизайна;
• расчет количества строительных материалов;
• вычисление нагрузочных способностей силовых конструкций объекта недвижимости.

Созданные проекты можно конвертировать в файлы с нужными расширениями. Письменные инструкции, примеры,

Критерии выбора

Оценивают программу по следующим параметрам:

• условиям использования;
• русификации;
• удобству интерфейса;
• функциональной оснащенности.

Программу оценивают по удобству интерфейса и функциональной оснащенности.

Сегмент рынка конструкторского ПО не предлагает решение всех практических задач. Поэтому выбирают несколько инструментов, чтобы сделать:

• визуализацию проекта;
• подготовку сметы строительных материалов;
• расчет нагрузок.

Некоторые продукты разработчики предоставляют условно-бесплатно без полного набора функций либо ограничивают срок действия.

Топ-10 программ для проектирования дома или квартиры

Качественное планирование необходимо для строительства без больших затрат. Программные продукты помогут неопытному пользователю самому создать проект правильно.

Sweet Home 3D

Эта программа упрощает подготовку проекта отдельной комнаты. Из типовых чертежей выбирают фоновый вариант. Рисунок дополняют необходимыми примечаниями. При проектировании стеновых элементов дома (других объектов) открывается режим редактирования. Изменяют размеры, толщину, радиус кривизны стен. Устанавливают цвет и текстуру материала.

Sweet Home 3D — бесплатное приложение для дизайна интерьера.

При расстановке мебель автоматически разворачивается тыльной стороной к примыкающей стене. Корректируется взаимное расположение нескольких объектов. Другие элементы загружают из интернета по ссылкам с официального сайта.

HouseCreator

Программный продукт упрощает моделирование каркасных (самонесущих) конструкций. Допустимо строительство из следующих материалов:

• бревен;
• брусьев;
• многослойных панелей СИП.

С помощью Housecreator выполняют проектирование следующих объектов:

• свайного , ленточного или монолитного фундамента;
• стен;
• межэтажных перекрытий;
• полов;
• крыши.

Качественно организована визуализация — создание объемных моделей. Встроенный модуль сохраняет необходимые сметные данные.

Автоматически выполняется оптимизация столбов, балок перекрытия, иных элементов. Учитываются несущие способности, другие параметры строительных материалов.

«Дом-3D»

Программу можно скачать бесплатно, чтобы получить доступ к 30-дневному полнофункциональному использованию. Далее покупают ключ лицензированной версии. Есть видеоуроки, упрощающие самостоятельное изучение типовых рабочих операций.

«Дом-3D» — площадка для трехмерного проектирования интерьера домов и квартир.

Archicad

Этот программный продукт создан для профессионалов. Профильному специалисту пригодится разработка элементов свободных форм. Крупная библиотека содержит много типовых заготовок. Есть платные компоненты.

Отдельный модуль автоматизирует расчет энергоэффективности здания. Пользователь устанавливает:

• параметры строительных материалов;
• архитектурную модель сооружения;
• погодные условия;
• затенение от других объектов.

Для коммерческой деятельности конструкторов оплачивается каждое рабочее место. Льготные условия предоставляют педагогам, студентам.

Видео печать дома на 3D принтере. Новые технологии строительства // FORUMHOUSE