Строительный 3D принтер для строительства домов. Устройство строительного 3D принтера, принцип работы

Строительный 3D принтер для строительства домов. Устройство строительного 3D принтера, принцип работы

Стоит отметить, что аддитивные технологии и способы 3D печати бывают разные: лазерное плавление, спекание, стереолитография, наплавления. Следовательно, устройства принтеров тоже различны.

В строительстве используется два типа печати:

• метод экструзии LDM, аналогичный FDM, но без нагрева;
• 3DP или 3D печать сухим порошковым материалом. Данный способ аналогичен SLS (лазерному спеканию), но вместо лазера материал склеивают связующим раствором.

Метод экструзии является самый распространённым. С его помощью можно создавать отдельные строительные элементы, а также полностью возводить здание непосредственно на участке. Второй способ применяется в основном для изготовления декоративных строительных элементов, малых архитектурных форм.

Печать осуществляется специально печатающей головкой, оснащённой шнековым экструдером и бункером для смеси. Специальная мелкозернистая смесь подаётся в бункер вручную или с помощью насоса и послойно выдавливается на участок согласно проектной документации. Таким образом формируются отдельные детали или стены дома.

Существует три основных вида строительного принтера:

• портальный;
• с дельтовидным приводом;
• кранового типа;
• манипулятор.

Портальный строительный принтер

Наиболее перспективный вид строительного 3D принтера . Он напоминает козловой кран, но вместо крюка на тросе у него ферма с печатающей головкой. Этот тип ещё называют XYZ-принтер, поскольку при печати он перемещается по трём взаимно перпендикулярным осям.

В качестве привода обычно используются шаговые двигатели. Такие принтеры способны печатать отдельные детали, малые архитектурные формы, а также небольшие здания целиком, при условии, что они помещаются под аркой устройства.

Простота и надёжность конструкции, а также возможность возведения здания непосредственно на участке являются важными преимуществами данного оборудования. В тоже время, большие габариты и трудоёмкий процесс сборки ограничивают возможность оперативного перемещения.

Трёхосевой (дельтовидный) принтер

Конструкция трёхосевых принтеров похожи на портальную. Основой конструкции также является металлическая ферма. Но она не перемещается на рельсах, а фиксирована. Также отличается крепление печатающей головки. Бункер с экструдером закреплены на рычагах, представляющих собой перевёрнутый штатив с телескопическими «ногами», которые закреплены на направляющих. Таким образом обеспечивается большая подвижность печатающего устройства, но ограничивается площадь печати.

Именно небольшое пространство рабочей зоны дельтавидного 3D принтера и трудоёмкий процесс сборки существенно сужают сферу применения данного оборудования.

Крановый принтер и манипулятор

Иногда печатающее устройство ставят не по периметру, а в середину объекта. Такие принтеры напоминают башенные строительные краны . Их обычно размещают внутри здания, поскольку рабочая зона такого оборудования ограничена вылетом стрелы. Однако они имеют небольшие габариты и вес, что позволяет легко транспортировать. К тому же подготовка такого оборудования к работе происходит достаточно быстро.

Принтеры-манипуляторы используют роботизированную руку для перемещения печатающей головки. Они мобильны, имеют большую гибкость по сравнению с оборудованием кранового типа. Но из-за своей технологичности их цена гораздо выше аналогов.

Стоит отметить, что разработчики не останавливаются на стандартных решениях. Кроме создания непосредственно 3D принтеров, существует оборудование для печати строительных конструкций, являющееся сменным оборудованием. Например, французская компания оснастила кран-паук бетононасосным оборудованием, которое подаёт раствор на закреплённую на конце стрелы печатающую головку. Таким образом базовая машина может выполнять функции крана или возводить бетонные внутренние перегородки.

Строительный 3D принтер своими руками. Приобретение необходимых деталей и инструментов

В процессе сборки 3D-принтера понадобятся необходимые комплектующие:

1. Рама – главная часть прибора. От ее тяжести, качества и устойчивости зависит дальнейшая работа аппарата. Постоянная борьба с некачественной печатью, а также повышенные скорости в работе уйдут на второй план. Идеальным выбором станет стальная рама Российского производства, которая стоит примерно – 5000 руб. В эту стоимость входят необходимые элементы крепежа.
2. Направляющий вал . Он продается отдельно. Для сборки 3D принтера своими руками подойдет 1 комплект вала, который состоит из 6 деталей и стоит от 3000 руб. Для процесса необходимы полированные модели. От этого напрямую зависит качество печатаемых деталей.
3. Шпильки М5 . Для сборки понадобится 2 штуки, цена одной – 200 руб. Их можно приобрести в любом строительном магазине. Они должны быть идеально ровными. Для проверки можно расположить деталь на стеклянной поверхности и катать ее. Ровное изделие гарантирует беспрепятственную прокатку.
4. Комплект подшипников, муфт и ремней . Это обязательные детали для сборки 3D принтера своими руками. Стоимость набора от 800 руб.
5. Механический ограничитель . Важная деталь, без которой не реализуется процесс эксплуатации. Стоимость 1 штуки – от 25 руб. Для процесса понадобится 3 экземпляра. Опытные мастера приобретают четвертый вариант – на запас.
6. Дисплей . Для сборки трехмерного принтера требуется монитор с картридером. Это необязательная деталь. Она нужна лишь при печати с компьютера.

Строительство домов 3д принтером в россии. Недостатки 3 D -печати зданий 

Помимо очевидных преимуществ трехмерной печати зданий, существуют и ее недостатки:

• для печати стен зданий требуются смеси с высокой скоростью схватывания и затвердевания. Для неответственных деталей, например, малых форм для ландшафта, можно использовать недорогие смеси;
• могут образовываться воздушные полости, снижающие прочность конструкции. Это происходит из-за невозможности виброобработки;
• не до конца отработана технология армирования. Предлагаются разные технические решения, которые требуют проверки временем;
• работы могут производиться только в сухую погоду при плюсовых температурах из-за рабочих возможностей смеси. Сам принтер может работать при низких температурах до -35⁰С;
• напечатать можно только стены. Для качественной 3D-печати привычной конструкции кровли принтеров пока нет. Хотя для нестандартных небольших домов крыши печатают в виде горизонтальных перекрытий, либо печатают дома в верхней части в виде купола, что не требует традиционного потолочного перекрытия;
• высокая стоимость строительного 3D-принтера. Отечественный 3D-принтер для печати зданий стоит около 4,5 млн рублей. Для его окупаемости необходимо построить не одно здание;
• пока можно печатать небольшие по высоте здания в 2-3 этажа. Размеры печатного дома зависят от технических возможностей принтера. Таким образом область применения трехмерной печати здания сейчас ограничено применением в малоэтажном домостроении. Для печатания многоэтажного дома потребуется принтер по высоте больше, чем сам дом. Можно представить, какого размера он должен быть.