Бетонный дом на 3D-принтере построили студенты СКФУ

В Ставрополе на открытом пространстве возвели первый одноэтажный дом, построенный на 3D-принтере. Над ним трудилась целая команда разработчиков: конструкторы завода строительного оборудования «Смарт Билд» и студенты Инженерного факультета Северо-Кавказского федерального университета. В своей работе они применили инновационную технологию строительства дома.

3D-принтер — это высокотехнологичное строительное оборудование, которое позволяет возводить дома, здания или другие сооружения в кратчайшие сроки. За счет применения аддитивных технологий, то есть послойного наращивания объектов, срок возведения здания может составлять несколько дней, а в качестве материала для печати используется модифицированный мелкозернистый бетон.

Принцип трехмерного строительства заключается в экструзии (подаче) принтером специальной смеси слой за слоем по заданной трёхмерной компьютерной модели.

«Северо-Кавказский федеральный университет выстраивает прочные связи с индустриальными партнёрами, и в сфере машиностроения и в сфере пищевых технологий, и в сфере строительства.

Такое сотрудничество позволяет в кратчайшие сроки запускать прикладные проекты, которые решают национальные задачи через новые инновационные технологии», — отметил ректор СКФУ Дмитрий Беспалов.

Преимуществами такого 3D -возведения являются:

• скорость возведения,
• более низкая цена одного квадратного метра,
• отсутствие строительного мусора и остатков материалов.
• Создатели технологии отмечают, что дом 100 кв.м возводится за 36 часов.

«Перед тем, как начать строительство первого одноэтажного дома, мы сделали два единообразных проекта — один дом мы построили классическим способом, а другой — аддитивным методом, при помощи принтера. Мы убедились, что второй способ работы намного выгоднее и быстрее — экономия получилась 36%»

, — рассказал директор предприятия-партнера Дмитрий Москвитин.

Сотрудничество СКФУ и завода строительного оборудования ведется уже давно, работа над проектом от идеи до возведенного здания заняла почти два года. Когда компания приступила к конструированию принтера, университет предложил студентам принять участие в разработке. В свою очередь, «Смарт Билд» выступил в роли наставника, а студенты СКФУ, разделив функции, научились работать в данной инновационной области и продолжили свою трудовую деятельность в компании.

На данный момент проектная группа приступила к работам по возведению двухэтажного 3D-печатного здания. За 3 рабочих дня, с учетом погодных условий, удалось построить первый этаж.

Помимо этого, СКФУ совместно с индустриальным партнером откроет научно-образовательный центр аддитивных технологий. Центр будет проводить разработку и совершенствование бетонных смесей, специализированного программного обеспечения и промышленных контроллеров, а также методов проектирования зданий и строительных конструкций, адаптированных под 3D-печать.

Фото: СКФУ

Печать домов на принтере, 3Д строительство — сообщение

Окружающая нас действительность с фантастической быстротой пополняется новыми открытиями в самых различных областях техники, обрастает новыми технологиями. Среди них — 3D технология, которая всего за полтора десятка лет прочно вошла в машиностроение и медицину, в пищевую промышленность и мир высокой моды, в архитектуру и даже в строительство.

Технология печатания домов

Попытки использовать 3D принтер для строительства жилых домов предпринимались различными группами учёных, ещё начиная с двухтысячных годов.

Для печати домов используется послойный метод возведения строительного объекта. Для этого в центре строительной площадки располагают сам принтер — гигантское устройство, которое может перемещаться по специальным рельсам, вокруг возводимого объекта. Высота строительного принтера обычно превышает высоту строящегося здания. Например, аппарат шириной около 10 м и длиной 150 м возводит коробку здания высотой в 6 м за несколько часов.

«Картриджами» для него является бетонная смесь особого состава. Она выходит из сопла принтера, подобно тому, как зубная паста выдавливается из тюбика. Подаваемые бетонные «чернила» согласно компьютерной программе слой за слоем формируют заданную конструкцию. Благодаря давлению вышележащих слоёв, нижние — постепенно уплотняются, приобретая необходимую прочность. Толщина стен обычно равна 30 см, а высота слоя 10 см.

Принтер поэтапно сооружает фундамент, закладывает стены, возводит каркас. На этом этапе обязанности рабочих сводятся лишь к наблюдению за подачей раствора. А ручная работа заключается в установке дверей и окон в подготовленные проёмы, возведении крыши и прокладке коммуникаций.

Цементный состав, используемый при послойном наплавлении, позволяет создавать строительные объекты любых форм, как изогнутых, так и кубических. А добавление в цемент стекловолокна позволяет получить очень прочные сооружения.

Пути совершенствования 3D строительства

Технология 3Д строительства непрерывно усовершенствуется. Уже имеются проекты, позволяющие печатать дома вместе с проводкой и сантехникой. До сих пор мы говорили о возведении самой коробки здания. Однако удалось изобрести полимер, который успешно используют для печати межкомнатных перегородок и внутренней отделки помещений.

К применению строительных принтеров в разных странах подходят по-разному. Скажем, в Нидерландах печатают не дома, а отдельные кирпичи. Их форма такова, что они образуют весьма прочные конструкции безо всяких склеивающих материалов, благодаря лишь одной силе тяжести.

Печатная технология строительства пока проходит стадию тестирования, поскольку не лишена слабых мест. Среди них трудности при монтировании различных коммуникаций, внушительные размеры и дороговизна домостроительных принтеров, опасения в появлении трещин при длительной эксплуатации таких строений. Пока строительные компании решаются, в основном, на строительство одноэтажных домов, гаражей, беседок и т.д.

В 2014 году китайские строители отважились на печатание домов для небольшого поселка (10 небольших домиков). Для прочности они использовали в качестве армирующего материала стеклопластик. Их прочность проверяется проливными дождями, ветрами и трескучими морозами. Жителей в них нет.

Годом позже при помощи 3D принтера они завершили строительство пятиэтажного жилого дома.

Сама технология дает значительную экономию на рабочей силе и материалах. А скорость строительства такова, что уже за сутки можно «напечатать» небольшой дом. Кроме того, неизбежно появляющийся строительный мусор, добавляют в бетон, очищая этим строительную площадку.

Командная работа строительных роботов

К числу совершенно поразительных новинок можно отнести команду трёхмерных роботов (Minibulder), способных печатать строительные объекты различных размеров.

Строительный «коллектив» роботов состоит из нескольких моделей. Каждая из них выполняет определенные функции, координируя действия друг с другом. Управляет всей командой центральный компьютер. Роботы — исполнители снабжены разнообразными датчиками и системой обеспечивающей передачу данных на управляющий компьютер. Анализируя поступившую информацию, он ставит задачи перед каждым из роботов. «Обязанности» моделей распределены следующим образом:

• Первый робот поставляет жидкий цемент своим «коллегам».
• Второй — формирует фундамент.
• Третий — печатает (возводит) стены, сразу сушит бетон, формирует перемычки и потолки.
• Функцию отделочных работ выполняет их четвёртый «собрат». Закрепившись на вакуумных присосках прямо на стене, он наносит штукатурку и сглаживает неровности. Размер этих строительных роботов не превышает 42 см. Совершенно уникальному строительству моста через Керченский пролив, предшествовало создание его уменьшенной копии в масштабе — 1:50, распечатанной на принтере. Именно она успешно прошла все испытания в аэродинамической трубе.
• В России выпускают собственные 3D принтеры, использующие в строительстве разные технологии.

Трудно предвидеть какие новшества в строительной отрасли следует ожидать в дальнейшем. Вполне вероятно, что эта технология в недалеком будущем будет успешно применяться не только при возведении построек на Земле, но и на поверхности Луны.

Автор: Драчёва Светлана Семёновна

---

Если это сообщение тебе пригодилось, буда рада видеть тебя в группе ВКонтакте. А ещё — спасибо, если ты нажмёшь на одну из кнопочек «лайков»:

---

Апис Кор | Строительство с роботизированной точностью — Apis Cor

  Станьте владельцем и развивайтесь вместе с нами! Нажмите, чтобы узнать больше

Строительство с роботизированной точностью

Инвестируйте в Apis Cor

Scroll

теперь доступен для покупки по всему миру

Будьте впереди строительной игры: зарезервируйте свой 3D-принтер Apis Cor сегодня. Нажмите ниже, чтобы поговорить с нашей командой

обзор

Apis Cor — строительная технологическая компания, разрабатывающая передовые технологии робототехники для борьбы с жилищным кризисом.

Мы не только построили самое большое 3D-печатное здание в мире, но и напечатали коммерческое здание в Бока-Чика, штат Техас, и получили высшие награды в конкурсе NASA Space Habitat Challenge.

Теперь мы готовы предоставить автоматизированное строительство каждому строителю в Америке.

всего проектов

строительство домов

квалифицированных рабочих

получить награды

 

НАШЕ ПУТЕШЕСТВИЕ

Наш путь простирается от культового крошечного дома до самого большого в мире напечатанного на 3D-принтере офиса, возвышающегося над раскаленным пустынным мегаполисом. Путешествие Apis Cor продолжается, когда мы достигаем звезд и формируем процветающее будущее, где жилье доступно каждому.

FIRST

Маленький, но мощный, самый узнаваемый в мире дом, напечатанный на 3D-принтере.

Узнать больше:

САМАЯ БОЛЬШАЯ В МИРЕ

Самое большое здание на Земле, напечатанное на 3D-принтере на сегодняшний день, представляет собой двухэтажное административное здание высотой 32 фута и площадью 6900 кв. футов.

Подробнее:

ПЕРВОЕ КОММЕРЧЕСКОЕ

Первое в Америке здание, напечатанное на 3D-принтере, расположенное в Бока-Чика, штат Техас. сопоставимы со стенами из бетонных блоков, спроектированы и испытаны Apis Cor

ЗА ПРЕДЕЛАМИ ЗЕМЛИ

Финалисты 3D-печатной программы Habitat Challenge НАСА по усовершенствованию строительных технологий, необходимых для создания устойчивых жилищных решений на Земле и за ее пределами

Подробнее:

О НАС

Мы разрабатываем технологии для роботизированного строительства малоэтажных зданий. Используя точность с помощью 3D-печати бетона, мы можем строить прочные бетонные дома в течение 2-3 месяцев и в течение недели в будущем, что позволит строителям увеличить объемы строительства при одновременном снижении затрат. В настоящее время на рынке мы уже развернули нашу технологию в Дубае, Бока-Чика, штат Техас, и Миссури, и на подходе другие места.

Apis Cor — американская строительная технологическая компания со штаб-квартирой в Мельбурне, Флорида, которая разрабатывает запатентованные роботизированные технологии и материалы для развития строительной отрасли. Apis Cor поддерживается Alchemist Accelerator, ведущим ускорителем для корпоративных стартапов, и At One Ventures, венчурной и частной инвестиционной фирмой, поддерживающей ранние, глубокие технологические предприятия, которые поощряют и поддерживают мир, в котором человечество является чистым позитивом по отношению к природе и что сосредоточиться на уменьшении своего следа на планете. Мы гордимся тем, что являемся резидентами Autodesk Technology Centers Outsight Network.

Наша миссия

— переосмыслить и улучшить процесс строительства, чтобы сделать жилье доступным и доступным. Мы считаем, что жилье нужно строить лучше и быстрее. Вот почему мы используем автоматизацию для расширения строительной отрасли, используя технологии роботизированного строительства для повышения производительности для достижения этой цели. В целом, мы считаем, что снабжаем строителей необходимыми инструментами и технологиями, чтобы произвести революцию в жилищном строительстве.

Инвестируйте в будущее строительства

Миру необходимо построить более двух миллиардов новых домов в течение следующих 80 лет, и мы думаем, что у нас есть технологии и возможности для этого. Инвестируйте в Apis Cor сегодня.

Центр знаний

Узнайте о будущем строительства в Центре знаний. Узнайте о наших технологиях и отраслевых знаниях

Apis Cor — американская строительная технологическая компания со штаб-квартирой в Мельбурне, Флорида, которая разрабатывает запатентованные роботизированные технологии и материалы для развития строительной отрасли. Миссия Apis Cor — переосмыслить и улучшить процесс строительства, чтобы сделать жилье доступным и доступным.

Головной офис

Полезные ссылки

Канал на YouTube Университет Апис Кор Блог Контакт

Ⓒ 2022 Apis Cor Inc. Все права защищены

Почему 3D-печать по-прежнему бесполезна в коммерческом строительстве?

В то время как правительство выделило гранты на исследования возможностей 3D-печати в космосе, а несколько экспериментальных проектов от мостов до армейских казарм попали в заголовки газет, прикладное использование 3D-печати в коммерческом строительстве остается в зачаточном состоянии.

Патти Харбург-Петрич, директор лос-анджелесского офиса британской инженерной фирмы Buro Happold, говорит, что настоящий виновник, скорее всего, тот, на который вынуждены ориентироваться все новые строительные инновации: сами строительные нормы и правила.

Здесь Харбург-Петрич беседует с Construction Dive о том, что сдерживает 3D-печать и где она может найти более широкое применение в строительстве за пределами площадки и в нежилом секторе.

Примечание редактора: это интервью было отредактировано для краткости и ясности.

ПОГРУЖЕНИЕ В СТРОИТЕЛЬСТВО: 3D-печать проникла в жилищное строительство, но почему эта технология до сих пор не нашла применения в коммерческом и промышленном строительстве?

ПАТТИ ХАРБУРГ-ПЕТРИЧ : Это действительно интересный вопрос. Что касается жилья, я работаю над проектом под названием Mighty House, который представляет собой напечатанный на 3D-принтере дом для одной семьи, разработанный Mighty Buildings из Окленда, Калифорния.

Продукт Mighty House представляет собой панельную конструкцию, которая доставляется на строительную площадку подобно плоской упаковке IKEA, состоящей из напечатанных на 3D-принтере стеновых панелей, панелей крыши и компонентов, которые скрепляются болтами в полевых условиях, поэтому это очень быстрое строительство.

Тем не менее, не так быстро было одобрение кода фактического материала, напечатанного на 3D-принтере. Это запатентованная УФ-отверждаемая армированная волокном смола, которая должна была пройти множество испытаний на огнестойкость, водонепроницаемость и структурные испытания, чтобы получить одобрение строительного департамента.

Это очень длительный и дорогостоящий процесс, а тесты привязаны к конкретным формулам и конкретным геометриям, которые нельзя изменить, поэтому для крупных публичных проектов это невероятно сложная задача.

Патти Харбург-Петрич

Предоставлено Buro Happold

 

Я думаю, именно поэтому мы видим технологию, используемую в жилых домах для одной семьи, а не в более крупных коммерческих приложениях.

А как насчет исследований и разработок нежилых помещений? Можем ли мы увидеть некоторые проекты, включающие возможности 3D-печати в проекты?

Да, но проблема все еще существует.

Недавно я консультировал группу студентов-инженеров из Университета Вудбери, участвующих в Солнечном десятиборье. Они искали бетонные решения, напечатанные на 3D-принтере, но снова столкнулись со строительным отделом, потому что используемый ими 3D-принтер для бетона не мог использовать горизонтальную арматуру в соответствии с требованиями норм.

Итак, опять же, их проект должен был испытать — в лаборатории — секции стен, чтобы получить одобрение от строительного отдела. Строение просто не могло получить свидетельство о вводе в эксплуатацию без проведения испытаний. Это сейчас самое большое препятствие.

Связаны ли большинство этих проблем с кодом со структурной целостностью и способностью выдерживать нагрузки?

Ну и технический анализ есть. Способность напечатанного на 3D-принтере материала выдерживать нагрузки на самом деле не является проблемой.

Проблема в том, что требуется очень много времени, чтобы новые технологии и строительные инновации были включены в строительные нормы и правила.

По уважительной причине: безопасность является наивысшим приоритетом, поэтому строительные нормы и правила по своей сути консервативны. Но это также делает процесс включения новых технологий в код долгим, трудоемким и дорогостоящим.

Могут ли технологии 3D-печати закрепиться в качестве прикладной технологии для создания более мелких работоспособных деталей в полевых условиях для машин, транспортных средств или даже инженерных систем?

Да, мы переживаем действительно захватывающее время в этой отрасли, когда у нас есть очень специфические возможности цифрового проектирования, а также новые возможности цифрового производства. 3D-печать является одним из инструментов в этом.

Если вы можете воспользоваться преимуществами промышленного строительства и при этом иметь возможность производить что-то индивидуальное, это приведет к гораздо более быстрому темпу внедрения. Если вы можете сделать что-то с меньшим количеством материала или собрать детали быстрее, вы сразу же получите всевозможную экономию средств, а также всевозможные неденежные выгоды.

Если мы сможем использовать роботов и аддитивное производство для создания определенных компонентов, мы сможем использовать нашу рабочую силу для более высоких и лучших целей.

В проектах каких типов может начаться более быстрое внедрение технологии 3D-печати?

Мы работаем над проектом аэропорта, который не включает 3D-печать, но это строительный проект за пределами площадки. В нем используются стандартные отраслевые компоненты, а не изготовленные на заказ компоненты, и это определенно было частью уроков, извлеченных из процесса утверждения 3D-печати Mighty Buildings.

Одной из самых больших возможностей является возможность использовать промышленное строительство для реализации любых архитектурных амбиций. Пять-десять лет назад под модульной конструкцией подразумевались одинаковые коробки, но мы больше не ограничены этим.