Технології 3D-друку розвиваються доволі швидко та використовуються у різних сферах людства. За останній час велика увага приділяється саме друку будівель, та надруковані будинки все частіше з’являються в останні роки у різних країнах світу – США, Саудівській Аравії, Мексиці, Франції, ОАЕ та інших. Представляємо вашій увазі 15 будинків, які вже існують на 2020 рік, що були побудовані методом 3D-друку.
Що являє собою 3D-принтер для будівництва
Наявні на сьогодні будівельні 3D-принтери відрізняються конструкціями та методами зведення стін. Найбільш часто зустрічаються принтери портальної конструкції, дво- та чотирьох опорної конструкції, на базі руки-маніпулятора або циркульної конструкції. Обладнання дозволяє створювати малі архітектурні форми та елементи споруджень для подальшої їх збірки на місці, чи дозволяють друкувати цілу будівлю на будівельному майданчику. Висота та розмір друкованого будинку залежать від технічних характеристик використаного принтера.
Як відбувається процес друку
Екструдер виділяє бетонну суміш, з різноманітними добавками, яка швидко твердне. Кожен наступний шар наноситься зверху попереднього, завдяки чому утворюється вертикальна конструкція. Бетонні шари, що знаходяться внизу, таким чином, стають твердішими, зростає їх здатність витримувати наступні шари, а отже, і вагу цієї конструкції. Для зміцнення конструкції виконується армування, котре може бути як вертикальним, так і горизонтальним. Укладка горизонтального армпоясу відбувається між шарами, вертикальну арматуру встановлюють по закінченню процесу друку, а потім заливають бетоном.
Переваги 3D друку перед іншими методами будівництва
Виготовлення конструкцій 3D-принтером відкриває більші можливості для підприємств будівельної та схожих сфер. Практичне застосування виявило наступні переваги адитивного виробництва:
- Знімає обмеження з уяви дизайнерів та архітекторів, бо дає можливості, не доступні при будівництві звичними нам методами.
- Висока швидкість будування будівель та інших споруджень.
- Повна автоматизація процесу.
- Низькі енерговитрати обладнання.
- Значна економія проти класичних методів будівельних робіт внаслідок зниження витрат на оплату праці персоналу та енергоресурси та збільшення термінів будівництва.
- Повністю виключається утворення відходів будівельних матеріалів.
- Мінімізація людського втручання в процес будівництва не лише дозволяє будувати в недоступних для людей місцях, але й на звичних територіях нівелює людський фактор та зменшує ймовірність помилки.
Будівлі, які вже побудовані за допомогою 3D-друку
1. Червень 2014. Китай. Китайська компанія Shanghai WinSun Decoration Design Engineering Co презентувала будинки, побудовані за допомогою техніки 3D-друку в промисловому парку в китайській провінції Цзянсу. Було створено десяток будинків кожен з яких вартував трохи більше чим три тисячі фунтів стерлінгів. За наступні десять місяців технологія була удосконалена та компанія виготовила для виставки декілька різнотипних будівель найбільша висота яких 5 поверхів.
2. Серпень 2014. США. Компанія Totalkustom видрукувала замок. Процес друку зайняв в загальному 2 місяці. Швидкість друку машини склала 50 см за 8 годин. Основна частина замку розмірами 3 м х 5 м х 3,5 м у висоту, була надрукована як єдине ціле. Вежі потім були надруковані окремо.
3. Липень 2015. Китай. Китайська компанія Zhuoda зібрала двоповерховий будинок у рекордно короткий термін. Модульний дім складався із шести модулів, створених за допомогою технології 3D друку. Вони були зібрані на місці менше ніж за 3 години. Звичайно насправді близько 90% робіт були виконані в цехах компанії, а на ділянці модулі були тільки зібрані в єдину будівлю.
4. Вересень 2015. Філіппіни. Компанія Totalkustom побудувала апартаменти на території готелю на Філіппінах, розмірами 10,5 м х 12,5 м та висотою 3 метри. Будівля була побудована за допомогою місцевих матеріалів – піску та вулканічного попелу.
5. Травень 2016. ОАЕ. Китайська компанія Shanghai WinSun Decoration Design Engineering Co видрукувала збірні конструкції для подальшої збірки офісного будинку в Дубаї. Площа одноповерхового будинку складає біля 250 кв. м.
6. Березень 2018. Франція. Компанія Yhnova представила п’ятикімнатний одноповерховий будинок з площею 95 кв. м. Для його друку інженери використовували великий маніпулятор, на кінці якого закріплений екструдер для монтажної піни. Під час роботи він наносив піну відповідно до завантаженої в нього 3D-моделлю будівлі. Після того, як була нанесена піна, будівельники заливали відбудовану частину бетоном, а також вставляли рамки для дверей та вікон.
7. Березень 2018. США. Американська компанія Icon звела прототип будинку в Техасі для підтвердження працездатності своєї технології. Площа будівлі склала 32 кв. м, друк виконувався портальним типом 3D-принтера, який пересувався по встановлених на майданчику рейках.
8. Червень 2018. Іспанія. Компанія Be More 3D видрукувала будівлю з бетону площиною 24 кв.м. Для будування використовувався двохопорний 3D-принтер, ширина якого зіставляла 7 м, а висота — 5 м.
9. Вересень 2018. Данія. Компанія 3D Printhuset видрукувала в Нордхавні офіс площею 50 кв. м. Використаний для друку 3D-принтер відносився до типу «портальний» та мав розмір 8 x 8 x 6 метрів. Швидкість друку 2,5 м/хв. Кожен шар 50-70 мм. Матеріал для друку – бетон, виготовлений значною мірою з перероблених плиток та піску.
10. Жовтень 2018. Італія. Компанія Crane Wasp використовуючи трьох опорний будівельний 3D-принтер вибудувала будинок за десять днів. У будинку використовується технологія пасивного сонячного нагріву та природна вентиляція. Склад для друку був створений на основі відходів від процесу вирощення рису — він на 25% складався з місцевого ґрунту (глина та пісок), на 40% з соломи, ще на 25% – з рисового лушпиння та на 10% – з гідравлічного вапна.
11. Листопад 2018. Італія. Компанія Arup разом з архітектурним бюро CLS Architetti збудували будівлю за один тиждень площею 100 кв. м. Будівля друкувалась частинами з наступною збіркою на будівельному майданчику.
12. Листопад 2018. Саудівська Аравія. Нідерландська компанія CyBe Construction завершила будівництво будинку площиною 80 кв.м. На 3D-друк необхідних елементів пішло біля тижня, а на збірку – трохи більше як доба. Стіни складалися із 27 надрукованих блоків, на виготовлення парапетів знадобилося ще 21 блок.
13. Серпень 2019. США. Компанія S-Squared 3D Printers (SQ3D) показала прототип житлового будинку, який можна від полу і до стелі збудувати всього за 12 годин. Будинок має площу у 46 кв. м. Під час друку використовувався 3D-принтер двохопорної конструкції.
14. Жовтень 2019. ОАЕ. Компанія Apis Cor оголосила про завершення будівництва найбільшої у світі будівлі за допомогою технології 3D-друку. Розташована в Дубаї будівля площею 650 кв. м має висоту 9,5 метрів. Вона увійшла в Книгу рекордів Гіннесса як найбільша будівля, видрукувана безпосередньо на будівельному майданчику.
15. Грудень 2019. Мексика. Американська компанія Icon збудувала дві жилих будівлі на замовлення некомерційної організації New Story, в південно-східній Мексиці. Видрукувані будівлі мають плаский дах, вигнуті стіни та площу у 46,5 кв. м.
Як ми бачимо з завершених проєктів, прогрес у сфері будівельного 3D друку явно не стоїть на місці, постійно запроваджуються нові методики, створюються різноманітні матеріали, у тому числі з переробленої сировини, розробляється високотехнологічне обладнання. За короткий проміжок часу технологія зацікавила велику кількість підприємств, котрі займаються розробкою обладнання, спеціальних будівельних сумішей, бібліотек конструкційних рішень для проєктування будівлі під 3D-друк, а також підготовкою законодавчо нормативної та регуляторної бази.
Ймовірно, що в майбутньому весь процес будівництва зможе стати повністю автоматизованим, без втручання людей не лише при друку фундаменту та стін, але й при друку перегородок та дахів, автоматично встановлювати інженерні комунікації, двері та вікна. Також, можливо, в майбутньому людство не буде обмежуватись друком будинків у 2-3 поверхи, а зможе перейти до багатоповерхового будівництва. Все це вже не являється чимось нереальним та перестало виглядати, ніби фантастичні мрії про високотехнологічне майбутнє. Потрібно лише дати час для природного ходу еволюції технології 3D будівництва.
БІЛЬШЕ ЦІКАВОГО: