Статьи по теме

• Подготовка основания под стяжку пола
  
• Клей для плитки. Каким клеем клеить плитку? Какой клей для плитки лучше?
  
• Сорта фанеры и применение. Типы фанеры, характеристики, свойства, использование
  
• Какие фасады для кухни лучше выбрать? Материалы кухонных фасадов
  
• Виды щебня и его применение
  

3D-печать домов – технология, плюсы и минусы

Как уверяют адепты этой технологии, по скорости и цене она оставляет позади «обычных» конкурентов. 3D-печать подразумевает создание продуктов слой за слоем и, таким образом, трёхмерно, то есть буквально, «печатая». Сейчас это используется во многих областях: от компонентов в автомобилестроении до предметов одежды, протезов и искусственных органов.

Как правило, для этого используется пластик, но металлы и керамика также работают как «чернила для принтера». Есть и другие материалы, такие как гипс, цемент или даже биоматериалы.

3D-печать постепенно появлялась на сцене ещё в 1980-х годах, но сначала её высмеивали как нишевый рынок. По оценкам, к 2020 году отрасль будет стоить около 30 миллиардов долларов.

Больше, чем бетонные блоки

За последние несколько лет 3D-печать сделала много успехов и открыла путь для новых приложений. Строительство домов до сих пор было довольно экзотикой.

Это ни в коем случае не касается простых бетонных квадратов: почти все дома, которые были напечатаны 3D-принтере, до сих пор были довольно маленькими, но часто имели интересные формы, например, с множеством кривых.

И что, вероятно, даже более важно для многих людей: печать выполняется очень быстро и, благодаря относительно низким затратам на материалы и рабочую силу, также довольно дёшево. Этот метод также означает меньшее количество отходов материалов, что делает его более экологически чистым, чем обычное строительство.

Напечатанный с помощью 3D-принтера дом площадью в 32 квадратных метра в 2019 году стоит около 3. 600 евро.

Одна запись за другой

Время для конкретных примеров: в марте 2018 года стартап из США Icon представил миру 3D-принтер, на котором можно построить небольшой дом площадью в 32 квадратных метра и всего лишь за 48 часов – по приемлемой цене в 10.000 долларов, в настоящее время около 9.000 евро.

То, что уже тогда впечатляло, затмилось всего год спустя: та же компания, Icon, представляет улучшенную версию своего собственного 3D-принтера. Теперь небольшой дом можно построить всего лишь за 24 часа и за небольшую сумму в 4.000 долларов.

Сочетание высокой скорости и низких затрат делает эту технологию идеальной для строительства домов в экономически слабых районах. Соответственно, Icon хотела бы построить жилые комплексы для нуждающихся в развивающихся странах, таких как Сальвадор, вместе с НПО New Story.

3D-принтеры, которые используются в домостроении, огромны – принтер американской компании Icon имеет высоту три с половиной метра и длину десять метров.

Золотая эра гигантских принтеров

Icon ни в коем случае не единственный провайдер. Быстрый прогресс в 3D-печати приводит к созданию целого ряда компаний и прототипов. Русский Apis Cor разрабатывает мобильные 3D-принтеры, которые печатают дома на дому. Стоимость: порядка 10.000 долларов.

COBOD из Дании снова построил первую в Европе 3D-типографию в 2017 году, Building on Demand (BOD), которая была полностью завершена, за исключением окон и дверей.

Winsun из Шанхая уже произвёл впечатление в 2014 году десятью печатными домами — и все это за один день. Автор этой статьи считает это несправедливым: за время, необходимое для написания статьи, Винсун напечатал десять домов. В отличие от других примеров в этом тексте, они уделяли меньше внимания эстетике, но стоили всего 4.800 долларов каждый.

Преимущества домов из 3D-принтера:

• Очень высокая скорость строительства
• Значительная экономия средств
• Более экологичный, меньше отходов материала

Недостатки домов из 3D-принтера:

• Не каждый материал подходит для 3D-печати
• Пока неясно, какие требования будут к 3D-печатным зданиям.
• Только основы можно пока напечатать с помощью 3D-принтера

Хижины, офисные здания и небоскрёбы

Есть также экзотические виды в экзотической области 3D-строительства. Есть итальянский стартап WASP, который работает над экологичными и биоразлагаемыми домами. WASP спроектировала каюту песочного цвета площадью 20 квадратных метров под названием Gaia. Он состоит из отходов производства риса, а это означает, что затраты на материалы составляют всего 900 евро.

Самым передовым домом для 3D-печати на сегодняшний день является офисное здание в Дубае, произведённое компанией Winsun. Футуристическое здание площадью 250 квадратных метров просуществовало 17 дней и стоило 140.000 долларов (126.000 евро). Много для конструкции, напечатанной на 3D-принтере, но примерно вдвое меньше, чем потребовалось бы при использовании обычного метода строительства.

Проект арабской компании Cazza, вероятно, будет самым амбициозным на сегодняшний день. Она хочет построить в Дубае первый в мире небоскрёб, напечатанный на 3D-принтере. О проекте пока известно не так много, но несомненно, что здание с 50-ю этажами станет новой высотой для молодых технологий – в буквальном смысле.

Реальные квартиры для настоящих людей

Помимо всевозможных впечатляющих доказательств осуществимости, 3D-печать уже постепенно показывает, что она может совершить прыжок в реальный мир. Есть, например, проект «Сальвадор» от Icon и New Story, который должен создать место на 400 человек.

Ещё одно мероприятие – проект Milestone Project Университета Эйндховена, который строит пять домов с 3D-печатью в жилом районе в Босрийке, Нидерланды. А в 2017 году первая в мире семья переехала в дом 3D-печати в Нанте, Франция.

Так что, может быть, пора относиться к нашим принтерам лучше и скоро собственные четыре стены могут выкатиться из 3D-принтера.

ВИДЕО:

При полном и/или частичном копировании данного материала, для последующего размещения его на стороннем ресурсе, обратная, индексируемая ссылка на источник обязательна!

Изменят ли 3D-принтеры рынок недвижимости?

В феврале 2021 года на рынке недвижимости США впервые появился дом, полностью напечатанный на 3D-принтере. Предполагается, что появление 3D-домов позволит остановить рост цен на жильё, так как производство таких объектов дешевле и быстрее обычных. Интересно, одной из главных американских компаний в этой отрасли управляют россияне с офисами в Томске и Москве. Аналитики международного брокера недвижимости Tranio рассказывают о наиболее перспективных стартапах в сфере 3D-строительства и предполагают, как оно повлияет на европейский и российский рынки недвижимости.

Что такое напечатанный дом?

На самом деле с помощью 3D-принтера невозможно построить весь дом целиком: он отвечает примерно за 40% всей конструкции, а остальное достраивают живые строители. Процесс выглядит следующим образом: роботизированная система по слоям создаёт бетонные детали, из которых строители потом собирают каркас. Такое строительство обходится дешевле и быстрее, чем традиционное. По словам руководителей американской компании SQ4D Inc, использование 3D-принтеров в строительстве экономит девелоперам 20–30% от стоимости проекта.

В феврале этого года первый 3D-дом был выставлен на продажу в Нью-Йорке. Двухэтажный дом площадью 130 квадратных метров стоит 299 999 долларов – это на 50% меньше средней стоимости нововозведённого дома в том же районе, как утверждают американские риелторы.

По прогнозам, к 2024 году рынок 3D-строительства будет оцениваться в 1,6 миллиардов долларов.

Ключевые игроки: от Томска до Мексики

Mighty Buildings (США, основана в 2018 году)

Стартап Mighty Buildings – одна из немногих компаний в сфере 3D-строительства, которая печатает не только каркас здания, но полы, потолки и крыши. Строительный материал компания разработала и запатентовала сама – он недорогой и крайне энергоэффективный. Mighty Buildings основан предпринимателями из России, и сначала офис разработки находился в Томске, пока создатели управляли процессом из Калифорнии. Недавно российское отделение компании переехало из Томска в Москву, но закрывать офис на родине стартап пока что не планирует.

Apis Cor (Россия, основана в 2014 году)

Основатель Apis Cor Никита Чен-юн-тай начинал с бизнеса по ремонту рекламных вывесок в Иркутске. А спустя 5 лет он начал работу над созданием 3D-принтера, и в 2017 Apis Cor напечатали первый образец 3D-дома в Ступино. Apis Cor ответственны за самое большое 3D-здание в мире, построенное в Дубае, – городе, который, кстати, собирается к 2025 году построить по меньшей мере 25% новых зданий с помощью 3D-печати.

Icon (США, основана в 2017 году)

Американская компания Icon сотрудничает с некоммерческой благотворительной организацией New Story и занимается строительством недорогих домов, ориентированных на малоимущих и бездомных. В 2019 году Icon начали строить целый квартал в Мексике, штате Табаско. В этот квартал заедут 50 семей, бывших раньше бездомными: благодаря собранным пожертвованиям, новые жильцы получат квартиры бесплатно. Компания также известна тем, что построила первый официально зарегистрированный в Америке дом, напечатанный на 3D-принтере.

Европейский опыт: помощь учёных и поддержка от государства

В октябре 2020 года был возведён первый в Германии жилой дом, построенный с помощью 3D-принтера. Он находится в небольшом городе Беккум, на территории земли Северный Рейн-Вестфалия. Этот проект получил субсидию в 200 000 евро от федеральных властей, так как министерство строительства Северного Рейна-Вестфалии считает 3D-строительство перспективным направлением. Реализацией проекта занималась баварская компания Peri, поставщик строительных лесов и опалубок.

30 апреля 2021 года в Эйндховене голландская семья стала первыми людьми в Европе, которые заселились в дом, напечатанный на 3D-принтере. Одноэтажное светлое здание необычной формы по задумке создателей должно напоминать валун. 24 несущих элемента напечатаны из бетона на 3D-принтере за 5 дней. Правда, фундамент, крыша и окна в доме построены традиционным путём. Но в следующих домах авторы проекта собираются напечатать и крышу, и потолок на принтере.

Это здание – первое из пяти запланированных в проекте Project Milestone, над которым вместе работают крупные нидерландские девелоперы, Технический университет Эйндховена и городские власти. По словам основателей Project Milestone, они заинтересованы в 3D-строительстве из-за его экологичности и дешевизны: так задействуется меньшее количество бетона.

Авторы проекта также упоминают, что 3D-строительство из-за низкой себестоимости должно помочь решить проблему нехватки жилья и сделать его более доступным. Возможно, эти благие намерения осуществятся в будущем, однако сейчас этот проект приносит пользу только его владельцу – инвестору Vesteda, который сдаёт дом в краткосрочную аренду за 800 евро в месяц.

Инициатором Project Milestone были именно городские власти Эйндховена: они организовали весь процесс и следили за этапами его исполнения. Значительное отличие европейского опыта от американского – в том, что правительство Нидерландов и Германии участвует в проектах девелоперов и поддерживает их финансово.

Перспективы развития

Эксперты не уверены, что 3D-строительство может радикально изменить рынок недвижимости и обеспечить жильём малоимущих. «Сама технология строительства не может стать решением проблемы. Корень всех трудностей – неравномерное распределение дохода, низкая оплата труда и долги», – считает Питер Коэн, директор американской коалиции CCHO, занимающейся строительством доступного жилья.

К тому же, несмотря на то, что 3D-печать позволяет снизить расходы, такое строительство всё ещё не лишено трудоёмких и дорогих процессов. Например, работники компании Icon, речь о которой шла выше, устанавливали в своих домах крыши ручной работы. Также отдельных затрат стоит перевезти напечатанные панели на стройплощадку и собрать каркас вручную.

Чего не отнять у 3D-проектов, так это преимуществ с точки зрения устойчивого развития и экологии: по сравнению с традиционным строительством, индустрия 3D-домов оставляет меньший углеродный след, потребляет меньше энергии, чаще использует экологически чистые материалы и не оставляет отходов.

Строим дом с помощью 3D-принтера: обзор компаний и перспективы

Строительная 3D-печать – одно из самых неоднозначных, но быстроразвивающихся направлений в области аддитивных технологий. В создании 3D-принтеров для укладки строительных смесей соревнуются инженеры со всего мира, а проекты варьируются от неказистых, возведенных на скорую руку сарайчиков до многоэтажных домов.

Сегодня мы отдадим дань наиболее известным именам в области аддитивных строительных технологий и попытаемся разобраться что же такое строительная 3D-печать, как она применяется, и чего стоит ожидать в будущем.

Contour Crafting

Одним из основателей современных технологий строительной 3D-печати считается профессор Берох Хошневис. Уроженец Ирана, Берох переехал в США и в настоящее время входит в деканат Университета Южной Калифорнии (USC), а также тесно сотрудничает с NASA. Профессору Кошневису принадлежит авторство технологии Contour Crafting, так или иначе послужившей основой для альтернативных разработок: строительная смесь наносится с помощью экструдера, установленного на подвижной портальной конструкции.

Полноценная версия технологии предусматривает полностью автоматизированный процесс, включая установку арматуры и коммуникаций во время печати с помощью роботов-манипуляторов. Работы над технологией ведутся с 1995 года, однако практических результатов мало, либо же они держатся в секрете. Дело в том, что одним из спонсоров исследований выступают ВМС США, заинтересованные в технологии автоматизированного строительства военных баз. С 2010 года наработками команды заинтересовалась и NASA, нуждающаяся в подходящей методике строительства лунных и марсианских колоний.

Кошневис же успел обвинить в краже технологий китайскую строительную компанию WinSun (см. ниже), стремительно укрепляющую позиции на коммерческом рынке.

D -Shape

Один из наиболее необычных вариантов строительной 3D-печати, разработанный итальянским инженером Энрико Дини. В отличие от конкурентных установок, 3D-принтер D-Shape не использует позиционируемый по трем осям экструдер, а полагается на целый массив из 300 сопел, закрепленный на подвижной платформе.

Рабочая площадь в текущей версии составляет 6х6 метров. Технология скорее напоминает струйную печать, а массив используется для нанесения связующего агента на слои песка. Первая модель принтера, запатентованная в 2006 году, печатала эпоксидными смолами, но такой подход вызвал немало технических трудностей и был оставлен. Новая версия, запатентованная в 2008 году, использует в качестве байндеров оксиды металлов и хлорид магния.

Теоретически технология позволяет добиваться высокой скорости печати, однако на практике возникают ограничения из-за медленного отверждения материала – для полного схватывания требуются примерно одни сутки. С другой стороны, остаточный материал выступает в роли опоры, частично снимая механическую нагрузку со свежих слоев. Хотя Дини не оставляет надежд на коммерциализацию своей технологии, самым внушительным примером практической печати пока что остается цельная скульптура под названием «Радиолярия» размером 3х3х3 метра.

«StroyBot » Андрея Руденко

Андрей Руденко по праву занимает место одного из первопроходцев строительной 3D-печати. Талантливый инженер, переехавший в Миннесоту, впервые привлек внимание проектом миниатюрного сказочного замка, изготовленного с помощью 3D-принтера собственной конструкции под названием «СтройБот».

Путь разработчика оказался тернистым, причем главные проблемы заключаются не в технологии, а вездесущей бюрократии. Столкнувшись с красной лентой в США и не питая особых иллюзий насчет российского рынка, Андрей нашел поддержку в лице Льюиса Якича – калифорнийского предпринимателя и владельца филиппинской гостиницы Lewis Grand Hotel.

Там-то Руденко и продемонстрировал возможности своей технологии в полной мере, напечатав пристройку площадью 130м² с несколькими спальнями, всеми необходимыми коммуникациями и даже джакузи (см. видео ниже).

В качестве расходного материала был использован геополимерный бетон из вулканического пепла. Проект уникален еще и тем, что гостиничное крыло стало первым в мире эксплуатируемым 3D-печатным объектом. Подробнее о наработках Андрея Руденко можно узнать в личном блоге изобретателя на 3Dtoday.

Спецавиа

Компании «Спецавиа» повезло на российском рынке в значительно большей степени. Уже несколько лет ярославское предприятие, изначально специализировавшееся на производстве ЧПУ-станков для металлообрабатывающей отрасли, конструирует строительные 3D-принтеры. На сегодняшний день ассортимент компании состоит из как минимум семи вариантов разных размеров.

Самым известным проектом с применением 3D-принтера «Спецавиа» стало возведение необычной сторожки на территории Екатеринбургского цементного завода: директор предприятия Ринат Брылин, увлекающийся 3D-печатью со студенческих лет, решил поселить охрану завода в реплике башни замка Винтерфелл из популярного телесериала «Игра Престолов». Возведение необычной постройки, напечатанной с помощью 3D-принтера S-6044 Long, завершилось в ноябре прошлого года. Сотрудничество Брылина и Спецавиа носит взаимовыгодный характер, ибо имея на руках 3D-принтер сотрудники завода могут испытывать специальные строительные смеси в деле «не отходя от кассы».

За 2016 год компания реализовала примерно три десятка строительных 3D-принтеров, а в этом году собирается продемонстрировать полномасштабные проекты: в декабре 2015 года специалисты предприятия впервые напечатали полноценное здание площадью 165 кв. метров. В ходе строительства использовались разные технологии, часть здания была напечатана прямо на площадке, а некоторые блоки печатались в цехе перед доставкой на объект и сборкой.

Несъемная опалубка была армирована во время печати. После сборки силовые элементы стен были залиты бетоном производства упомянутого выше Екатеринбургского цементного завода, а внешний контур утеплен пеногипсобетоном завода «Монолит». Согласно планам собственника отделка здания завершится летом текущего года, после чего проект будет продемонстрирован общественности.

Apis Cor

Есть у Спецавиа и интересный, многообещающий конкурент в лице иркутской компании Apis Cor. Если 3D-принтеры Спецавиа, как и большинства конкурентов, используют портальную схему, то разработка Apis Cor основана на использовании телескопического манипулятора на поворотной платформе. Другими словами, принтер возводит стены вокруг себя, а по завершении строительства переносится на другое место с помощью крана. В дизайне изначально предусмотрена высокая мобильность: компактная установка весом в шесть тонн легко умещается в грузовик.

Первой полноценной демонстрацией возможностей необычного 3D-принтера стало строительство опытного здания в Ступино, завершившееся месяц назад. Необычная округлая форма домика площадью 37 кв. метров наглядно демонстрирует архитектурную гибкость строительной 3D-печати. На возведение стен ушло менее суток, но на полное затвердевание потребовалось еще около месяца. Отметим, что проект осуществлялся в не самых благоприятных погодных условиях, ввиду чего объект пришлось возводить под тентом.

Здание оснащено теплоизоляцией и всеми необходимыми коммуникациями, но жить в нем никто не будет, ибо эта постройка предназначена сугубо для демонстрационных целей. На очереди же более крупномасштабный проект: строительство двух демонстрационных домиков в Техасе, а затем возведение эко-поселка совместно с местной строительной компанией Sunconomy.

WinSun

И наконец, самая известное отраслевое предприятие – китайская компания WinSun. В 2014 году шанхайское предприятие прославилось на весь мир возведением десяти 3D-печатных зданий всего за одни сутки. На деле все оказалось немого скромнее: небольшие «коробочки» были напечатаны блок за блоком в цехе, а затем собраны на строительной площадки без арматуры или коммуникаций, но с остеклением. Тем не менее, начало было положено. Менее чем через год китайские строители отличились уже самым масштабным проектом на текущий день, а точнее сразу двумя – 3D-печатной пятиэтажкой и симпатичным особняком площадью 1100 кв. метров.

Старания компании не прошли незамеченными: к 2016 году представители WinSun вели переговоры с властями Ирака и Саудовской Аравии по огромным контрактам. Ираку требуется построить около десяти тысяч домов взамен разрушенных в ходе войны, а саудиты заинтересовались печатью сразу полутора миллионов зданий для решения растущего жилищного кризиса. О твердых контрактах пока ничего не известно, но время от времени компания напоминает о себе, например постройкой первого 3D-печатного офисного здания в Дубае.

«Офис будущего» был построен всего за 17 дней, включая проводку коммуникаций, отделку и обустройство. Возведением здания площадью 250 кв. метров занималась бригада из восемнадцати человек, причем за принтером присматривал лишь один оператор. После завершения строительства в здании разместился офис фонда «Дубай будущего». 3D-принтер WinSun – это портальная конструкция с габаритами 36х12х6 метров, а в качестве расходных материалов используются строительные смеси с наполнителями из переработанных отходов, вероятнее всего стеклопластика.

Перспективы строительной 3D-печати

Так каким потенциалом обладают строительные аддитивные технологии? Необходимо понимать, что это не панацея, не замена традиционным строительным технологиям, а полезное дополнение. Практическая польза от строительной 3D-печати пока что сводится к изготовлению различных декоративных элементов и несъемной опалубки сложных форм: если архитектурные проекты WinSun не отличаются особой оригинальностью, то демонстрационная постройка Apis Cor в Ступино, спиральные колонны Руденко и 3D-печатные церковные купола Спецавиа наглядно демонстрируют свободу дизайна.

Вопрос с армированием и утеплением решается достаточно просто: по мере печати слоев укладывается горизонтальная арматура, после застывания 3D-печатной опалубки устанавливаются коммуникации, а внутренний объем заполняется дополнительной арматурой, утеплителем и заливается бетоном в соответствии с проектом. Внешняя же поверхность стен шлифуется и/или оштукатуривается. Как результат, достигается существенная экономия на съемной опалубке и, что самое главное, рабочей силе. Последний момент может оказать ключевое влияние на темпы развития строительной 3D-печати в разных регионах мира, ибо привлекательность подобной автоматизации прямо пропорциональна дороговизне рабочей силы.

Полностью автоматизированных технологий аддитивного строительства еще не существует, если не считать теоретических наработок Contour Crafting: заливать фундамент и устанавливать арматуру, коммуникации и перекрытия пока приходится вручную. С другой стороны, ничто не мешает переложить и эти задачи на плечи роботов. Так, инженеры из Швейцарской высшей технической школы Цюриха уже продемонстрировали робота-сварщика, способного создавать арматуру самых разных форм, голландская компания MX3D работает над проектом цельнометаллического 3D-печатного моста в Амстердаме, а австралийская компания Fastbrick Robotics проектирует роботов-укладчиков кирпичей.

3D-печатных небоскребов ждать пока не стоит. В ближайшие годы строительные аддитивные технологии будут использоваться в основном для изготовления декоративных элементов и относительно небольших дизайнерских объектов. Масштаб применения будет напрямую зависеть от стоимости материалов, рабочей силы и даже географического расположения. Например, метод спекания песка с помощью сфокусированного солнечного света вполне может оказаться привлекательным для строительства в пустынных регионах, благо что сырье валяется прямо под ногами, а источник энергии висит над головой. Эта технология, впервые опробованная польским инженером Маркусом Кайзером и получившая в отечественных кулуарах название «гелиолитография», даже рассматривается НПО имени С.А. Лавочкина в качестве технологии строительства лунных баз из реголита.

Руководитель проекта 3Dtoday Сергей Пушкин и генеральный директор девелоперской компании Capital Group Михаил Хвесько обсудили настоящее и будущее строительных технологий 3D-печати в программе «Новая Экономика» с Кириллом Токаревым на телеканале РБК.

Запись передачи можно посмотреть по этой ссылке.

Строительная 3D-печать в ожидании прорыва

Технология 3D-печати зародилась еще в 80-х годах XX века, а вот строительная 3D-печать появилась гораздо позже. Первые строительные проекты с использованием этой технологии появились только в 2014 году. Речь идет, прежде всего, о так называемых малых архитектурных формах (скамейки, клумбы, заборы). О постройке домов еще и не мечтали. Но уже в 2015 году российский стартап Apis Cor произвел фурор — напечатал целый дом в Подмосковье. С тех пор периодически появляются новости о новых 3D-печатных домах. Однако несмотря на то, что технология показала себя очень перспективной с точки зрения скорости возведения жилья и снижения стоимости строительства, никакого массового внедрения не последовало.

Строительство — это мировой рынок номер один. И, если в сфере многоэтажного строительства внедряется много технологических инноваций, то в сфере малоэтажного мало что изменилось за последние десятилетия. За последние 30 лет появился доступный интернет, мобильные телефоны, мобильный интернет, робототехника поднялась на новый уровень и т. д., но, попав на стройку дома, вы вряд ли обнаружите много технологических новинок. Автоматизация практически отсутствует, а ручной труд превалирует. 2020 год стал испытанием на прочность для всего мира, а также привел к высочайшему уровню инфляции, которая, в первую очередь, ударила по строительному рынку, произошло драматическое изменение цен на металлы, цемент, древесину и многое другое.

Этот интернет-мем наглядно показывает, что произошло со стоимостью стройматериалов всего лишь за год. И процесс еще идет. Одновременно происходит серьезное удорожание стоимости рабочей силы, и наблюдается ее острый дефицит. Все это приводит к резкому удорожанию стоимости строительства домов. Как бы странно ни звучало, но статистика показывает, что рост автоматизации происходит не тогда, когда всё хорошо, а именно в кризисных ситуациях, во время обострения конкуренции, снижении спроса и необходимости срочно искать новые технологии для повышения эффективности производства. Так случилось и в этот раз, и после некоторого прозябания строительная 3D-печать получила новый импульс развития.

Готовясь к написанию статьи, я обратился к основателю компании Arkon — Борису Козлову. Компания Arkon была создана в 2020 году и занимается производством строительных 3D-принтеров, причем как цехового типа для создания префабов (сборных домов), так и портального, способного напечатать двухэтажный дом. Я задал Борису ключевой, на мой взгляд, вопрос:

— Строительная 3D-печать возникла в 2014 году, но за 7–8 лет не последовало никакого массового внедрения этой технологии. Как Вы считаете, почему это произошло и почему именно сейчас наблюдается всплеск новых проектов?

— Мне кажется, что причина в эффекте «снежного кома». Технология должна была созреть, дорасти от гипотезы до пилотного внедрения и, наконец, до начала коммерциализации и масштабирования (то, что происходит сейчас). Кроме того, надо учитывать, что строительство — одна из самых консервативных отраслей промышленности, где, в отличие даже от авиации и автопрома, до сих пор крайне низкое внедрение цифровых решений и автоматизации в области именно процесса производства — самой стройки. Немаловажную роль играет и вопрос нормирования и сертификации — этот процесс долгий и создает дополнительный лаг. 

В 2014–2016 гг. появились первые образцы строительных 3D-принтеров и прототипы напечатанных зданий. Проверялись концепции различных форм-факторов строительных 3D-принтеров и типов материалов печати. 

В 2017–2018 гг. в мире были осуществлены первые заметные инвестиции в ряд стартапов по строительной 3D-печати. Далее к 2020 г. эти инвестиции «прокрутились» в виде достижения определенного уровня зрелости технологии — появились первые коммерческие продукты (3D-принтеры и дома). 

Наконец в 2020–2022 гг. стало понятно, что гипотезы эффективности строительной 3D-печати оправдываются (дешевле, быстрее, экологичнее), и в отрасль начались крупные вложения. Яркий пример: инвестиция GE (французское подразделение General Electric) в датский COBOD или достижение капитализации в $2 млрд американской компанией ICON.

В 2022–2023 гг. в мире будет напечатано уже свыше 1000 зданий, происходит масштабирование от отдельных зданий/пилотных проектов до целых поселков и крупных внедрений в области инфраструктуры/ЖБИ. Кроме того, в ряде стран к настоящему моменту создана или активно создается нормативная база для внедрения аддитивных технологий в строительную отрасль. 

Таким образом, считаю, что указанный временной период — достаточно естественный цикл становления технологии, которую, вероятно, ждет экспоненциальный рост в ближайшее десятилетие.

По данным отчета ResearchAndMarket, мировой рынок строительной 3D-печати в 2022 году оценивается в $354,3 млн и, по прогнозам, достигнет $11 068,1 млн к 2027 году, увеличившись на 99,04%.

Различные рыночные процессы влияют на цены и поведение участников глобального рынка строительной 3D-печати. Они создают ценовые сигналы, которые являются результатом изменений в кривых спроса и предложения на продукт или услугу. Они могут быть связаны как с макроэкономическими, так и с микроэкономическими факторами. Даже человеческие эмоции также могут определять решения, влиять на рынок и создавать ценовые сигналы.

Теперь давайте вкратце рассмотрим, что же собой представляет строительный 3D-принтер. Не углубляясь сильно в технологию, можно сказать, что строительные 3D-принтеры очень похожи на классические FDM/FFF принтеры, печатающие пластиком, только вместо пластика в качестве материала здесь выступает цементная смесь, которая подается напрямую в сопло и формирует объект путем послойного наложения. Принтеры также бывают портальными, на базе вылетной стрелы, с роборукой.

На рисунке слева строительной принтер на базе вылетной стрелы. На рисунке справа портальный строительный 3D-принтер

На рисунке строительный 3D-принтер в виде роборуки, установленной на мобильную платформу.

Окончательно все изменилось, когда летом 2021 года американская компания ICON, пытавшаяся внедрить 3D-печать в строительство разных вспомогательных объектов, подписала контракт с одним из крупнейших американских девелоперов — компанией Lennar — на строительство поселка на 100 домов в Техасе и тут же стала единорогом, получив $200 млн инвестиций от нескольких инвестиционных фондов.

На фото 3D-печатные дома в Остине, штат Техас.

Одновременно с этим датская компания COBOD, созданная крупнейшим в мире концерном по производству строительной опалубки PERRI, начала продавать свои портальные строительные 3D-принтеры, а также участвовать в строительных проектах по всему миру. На фото ниже современный двухэтажный дом, построенный в Германии, и здание школы в Малави, построенной за рекордные сроки с минимальным бюджетом.

Мало что объединяет развитые, развивающиеся и бедные страны, везде свои проблемы и задачи, но нехватка доступного жилья является общемировой повесткой. Если в бедных странах остро стоит вопрос с ростом количества бездомных из-за нехватки жилья как такового, то в развивающихся странах необходимо резко ускорить количество возводимого нового жилья для удовлетворения потребностей растущего населения. В развитых же странах проблема, прежде всего, в стоимости жилья, которое подорожало до такой степени, что стало практически недоступным для молодежи. А с одновременным увеличением в этих странах продолжительности жизни эта проблема только усугубляется.

Параллельно развивается тренд на «зеленую повестку», снижение выбросов CO₂, строительство из более экологичных материалов и т. д. Но, к сожалению, пока что строительная отрасль является абсолютным лидером по выбросам CO₂, а также по количеству мусора, который оставляет после себя каждая стройка. Нельзя сказать, что строительная 3D-печать решает все эти проблемы, но как минимум она идет в правильном направлении. Давайте посмотрим на это на нескольких наглядных примерах.

На фото стены, напечатанные строительным 3D-принтером.

На сегодняшний день, когда мы говорим о 3D-печати домов, речь идет о печати стен. Все остальное (фундамент, окна, двери, перекрытия и крыша) делаются традиционным способом. 3D-печатные стены возводятся как несъемная опалубка, что существенно экономит количество используемого цемента, а это, в свою очередь, снижает стоимость постройки и уменьшает экологический ущерб при производстве цемента. Кроме того, при этом способе возведения не производится никаких дополнительных отходов, прочность конструкции не страдает. Ее можно армировать, как это показано на фото слева, и сразу закладывать инженерные коммуникации, как показано на фото справа, что также влияет на конечную скорость возведения объекта. Общий вес конструкции при этом снижается, оставшиеся полости можно заполнять легким пенобетоном, утеплителем, соломой или любым другим доступным материалом. Такая облегченная конструкция может использовать более легкий фундамент. Сам способ возведения является более экономичным с точки зрения материала, а следовательно, и экологичным.

Сейчас активно ведутся разработки экобетона с добавлением полимеров, при производстве которого выбросы CO₂ меньше от 30% до 100%. Упоминаемая в начале статьи компания Apis Cor, строившая в 2015 году дом в Подмосковье, ныне базирующаяся в жаркой Флориде, планирует начать использовать этот материал в своих проектах.

Еще один стартап, родом из России, — Mighty Buildings со штаб-квартирой в Калифорнии — изначально сделал ставку на полимер с добавлением минеральной крошки. И, хотя компания не строит дома целиком, а делает только стеновые панели, она получила множество наград за дизайн, а также оценку в $400 млн в ходе привлечения нескольких инвестиционных раундов.

В итоге, при грубом подсчете, можно сказать, что суммарная экономия на строительстве стен может достигать 30%, а общая стоимость дома может быть снижена на 10%. Это справедливо для спроектированных под обычное строительство домов. А если изначально проектировать с 3D-печатью, можно улучшить это соотношение за счет оптимизации прокладки коммуникаций, возможности сразу печатать внутренние стены, закладки ниш для ванных, каминов, встроенных шкафов и кухни, как это было сделано в доме, построенным COBOD в Германии.

«И на солнце есть пятна». Несмотря на все преимущества строительной 3D-печати, у нее есть несколько существенных недостатков. Главный — это слоистость, избежать которой при текущем уровне развития технологии невозможно.

На фото видна слоистость 3D-печатных стен.

С этой задачей можно работать в нескольких направлениях:

1. Ребристые стены можно шпаклевать, красить и обыгрывать как элемент дизайна. Так делает ICON в США. Например, их последний проект House Zero сделан именно так, и он был отмечен рядом наград за дизайн.

На фото дом House Zero в США, построенный ICON.

2. Использовать специальные «шторки» на печатной голове, которые позволяют сглаживать слои, как это делают COBOD и другие производители. На фото ниже видно, что и это не обеспечивает полного отсутствия слоистости.

3. Полностью зашлифовать поверхность, чтобы получить привычную гладкую стену под шпаклевку, покраску, поклейку обоев или другую отделку. Это возможно, но потребует огромных трудозатрат, которые могут снизить общую эффективность от использования 3D-печати

На фото стена после 3D-печати, отшлифованная до гладкости.

Второй проблемой является необходимый температурный режим. В идеале печать должна проходить при температуре от +5 °С до +30 °С. Влажность также важна. Используя присадки, можно раздвигать эти границы, но не до бесконечности. При сильных минусовых температурах печать будет возможна в полевых условиях, только если стройплощадка будет закрыта куполом и внутри будет достигнута необходимая температура с помощью тепловых пушек. В условиях же сильной жары предпочтительно печатать ночью. Еще одним решением может быть печать стеновых панелей в цеху и их сборка на месте строительства. Безусловно, каждое из этих решений будет отрицательно влиять на экономическую эффективность проекта.

Строительная 3D-печать может пригодиться не только для возведения домов. С ее помощью можно решить много других задач, и там ее минусы не будут иметь значения. Например, американский концерн GE использует принтеры COBOD для строительства опор для ветряных генераторов в цеху. Ребристость поверхности и температурные ограничения в данном случае не играют никакой роли. Строительство идет в цеху, после чего объект перевозится на место установки.

На фото 3D-печатная башня ветрогенератора.

————————————

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.

Руководство по 3D-печати: строительные материалы и ресурсы

Технология 3D-печати оказала революционное влияние на предприятия по всему миру. Это позволяет предприятиям быстро разрабатывать модели и прототипы, ускоряя их способность тестировать и настраивать новые продукты. Это также упрощает и удешевляет производство деталей и компонентов, обеспечивающих работу важных механизмов, таких как медицинское испытательное и диагностическое оборудование.

Как отрасль, 3D-печать готова к росту. В отчете, проведенном Grand View Research, прогнозируется совокупный годовой темп роста (CAGR) рынка 3D-печати в период с 2022 по 2030 год на уровне 20,8%, при этом ожидается, что количество 3D-принтеров, используемых во всем мире, увеличится с 2,2 миллиона единиц до 21,5 миллиона единиц.

Одним из самых захватывающих применений технологии 3D-печати является строительство. В настоящее время 3D-печать используется для строительства целых домов, офисных зданий и других сооружений. Здания, напечатанные на 3D-принтере, могут иметь площадь в несколько тысяч квадратных футов и несколько этажей, и их можно построить с меньшими затратами и меньшим количеством отходов, чем здания, построенные традиционным способом.

Для инженеров-строителей здания, напечатанные на 3D-принтере, представляют собой одну из самых важных тенденций в области строительства и дизайна. Как NFPA Journal отмечает, что эти здания могут обеспечить не только решение кризиса доступного жилья, но и потенциальный способ сделать пространство пригодным для проживания людей. Из-за таких инноваций, меняющих парадигму, начинающие инженеры, которые хотят узнать, чем занимаются инженеры-строители, должны ознакомиться с 3D-печатью и ее влиянием на инженерное дело.

Это руководство по 3D-печати содержит исчерпывающую информацию о зданиях, напечатанных на 3D-принтере, включая необходимые материалы, важные инженерные соображения и сопутствующие ресурсы.

Что такое 3D-печать?

Промышленная 3D-печать — это производственный процесс, при котором физические материалы и объекты создаются на основе цифрового плана или дизайна. В нем используется крупномасштабное оборудование, в которое инженер вводит планы этажей и проекты зданий. Затем в машину подается бетон и другие строительные материалы. Затем выдвижная рука или сопло наносит смесь строительных материалов тонкими слоями под управлением программного обеспечения. Затем все здание или конструкция изготавливается (или «печатается») в соответствии со спецификациями инженера, по одному слою за раз. Хотя методы различаются, многие методы 3D-печати требуют от рабочих очень мало дополнительной сборки.

Преимущества 3D-печати

Здания, напечатанные на 3D-принтере, имеют ряд преимуществ:

• 3D-печать обеспечивает точное использование строительных материалов; отходов нет, так как принтер может точно вводить строительные материалы по чертежу.
• Как из-за того, что отходов материала так мало, так и из-за того, что для сборки конструкции требуется меньше людей, здания, напечатанные на 3D-принтере, могут быть очень рентабельными. Некоторым строителям удалось построить дома примерно за 4000 долларов, что указывает на потенциальные варианты недорогого жилья.
• Меньшее количество отходов материалов и более короткие сроки строительства также означают, что здания, напечатанные на 3D-принтере, оказывают меньшее воздействие на окружающую среду, чем более традиционные здания.

Технологии 3D-печати

Для производства 3D-печатных материалов и концепций можно использовать ряд конкретных технологий. Изготовление плавленых нитей, или FFF, представляет собой метод 3D-печати, в котором используется непрерывная нить из термопластичного материала. Иногда его называют моделированием наплавленного осаждения (FDM).

Альтернативным методом 3D-печати является стереолитография (SLA), при которой модели, структуры и узоры строятся слой за слоем с помощью фотохимического процесса, в котором используется свет для превращения жидкой смолы в затвердевший пластик.

Индивидуальная настройка по требованию

Чтобы полностью понять различные области применения 3D-печати, важно отметить, насколько легко инженерам настраивать, корректировать или модифицировать модель, просто используя программное обеспечение. Затем технология 3D-печати может точно отразить эти изменения. Это позволяет настраивать по требованию, поскольку производство может быть адаптировано с очень небольшим временем выполнения заказа или с дополнительной неэффективностью.

Узнайте больше о 3D-печати

Для получения дополнительной информации о технологии 3D-печати могут быть полезны следующие ресурсы:

• Интересное проектирование, «Ваш будущий дом, вероятно, будет напечатан на 3D-принтере: как 3D-печать меняет строительную отрасль». Узнайте о некоторых тенденциях, формирующих 3D-печать и повышающих ее жизнеспособность в строительной отрасли.
• объясните, что Stuff, «3D-принтеры». Узнайте, как работает базовая технология 3D-печати.
• ResearchGate, «3D-принтер на основе технологии изготовления плавленых нитей (FFF) и его конструкция: обзор». Изучите механизм и функции FFF в этом научном журнале.
• FormLabs, «Руководство по стереолитографии (SLA) 3D-печати в 2020 году». Подробное руководство о том, как работает технология печати SLA.

Какой материал используется для 3D-печати?

Применение 3D-печати в строительстве и технике разнообразно. 3D-печать использовалась для создания зданий всех типов и уровней сложности, от домов на одну семью до многоэтажных офисных зданий и мостов. Эти конструкции должны быть такими же прочными, как и традиционные строительные проекты, а это означает, что материалы, используемые для создания 3D-печатных структур, должны быть надежными.

Типы материалов

Хотя здания, напечатанные на 3D-принтере, могут быть изготовлены из различных компонентов, наиболее распространенный метод включает смесь бетона, волокна, песка и геополимеров. Это различное сырье тщательно смешивается в большом «бункере», после чего его можно подавать в экструзионный аппарат и формировать слоями правильные формы и узоры. Также были случаи, когда дома печатались на 3D-принтере из полностью биоразлагаемых материалов, включая грязь, почву, солому и рисовую шелуху.

Недавнее здание

В последнее время 3D-строительная промышленность пережила несколько важных вех. В начале 2020 года в Дубае было построено самое большое в мире здание, напечатанное на 3D-принтере. Это административно-офисное здание площадью более 6 900 квадратных футов. Тем временем российская компания Apis Cor разработала новые методы строительства домов на одну семью с помощью 3D-печати менее чем за 24 часа даже в экстремальных погодных условиях.

Узнайте больше о зданиях, напечатанных на 3D-принтере

Некоторые дополнительные ресурсы, связанные со зданиями, напечатанными на 3D-принтере, включают:

• TechRadar, «Это самый большой в мире дом, напечатанный на 3D-принтере». Посмотрите удивительный пример технологии 3D-печати в действии.
• 3DSourced, «12 самых захватывающих 3D-печатных домов 2022 года». Просмотрите несколько дополнительных примеров конструкций, напечатанных на 3D-принтере.
• 3DRific, «5 материалов, из которых сделаны дома, напечатанные на 3D-принтере». Узнайте больше о некоторых материалах, используемых в 3D-печатных зданиях.

Проблемы 3D-печати зданий

Хотя 3D-печать предоставляет инженерам-строителям ряд возможностей, она также сопряжена с проблемами. В частности, инженеры могут столкнуться с препятствиями, связанными с обитаемостью конструкции, целостностью материалов и ограничениями оборудования.

Структурная обитаемость

Одна из давних проблем, связанных с 3D-печатью зданий, заключается в том, что технологии 3D-печати самой по себе недостаточно, чтобы сделать здания пригодными для жилья. Хотя 3D-принтеры могут изготавливать стены и рамы, они исторически уступали с точки зрения обеспечения качества жизни, таких как инфраструктура для водопровода и электричества, не говоря уже об ОВКВ.

В последние годы технология 3D-печати достигла определенных успехов, разрабатываются новые методы печати некоторых основных электрических и сантехнических компонентов. Кроме того, инженеры могут проектировать дома таким образом, чтобы базовые конструкции, напечатанные на 3D-принтере, можно было легко дооснастить традиционными трубами, проводкой и воздуховодами.

Целостность материала

Еще более серьезным недостатком является то, что напечатанные на 3D-принтере конструкции при испытаниях обычно оказываются менее прочными и крепкими, чем более традиционные здания. Это связано с тем, что материалы, используемые в зданиях, напечатанных на 3D-принтере, со временем разрушаются и теряют часть своей структурной целостности.

Инженеры уже давно работают над новыми методами обработки материалов, которые могут выдержать строгие испытания и соответствовать всем применимым строительным нормам безопасности. В этом отношении уже достигнуто много успехов, включая очистку существующих бетонных и полимерных смесей и включение биоразлагаемых материалов.

Ограничения оборудования

Следует также отметить, что, хотя 3D-принтеры прошли долгий путь, само оборудование все еще имеет ограничения. Хотя одно из больших обещаний 3D-принтеров заключается в том, что они могут выполнять работу многих машин одновременно, реальность такова, что многие 3D-принтеры ограничены в своей функциональности. Это означает, что они могут создавать большие структуры, но не обязательно сложные или детализированные.

Одной из основных целей индустрии 3D-печати сегодня является внедрение новых эффективных и недорогих методов строительства, которые также обеспечивают более широкий диапазон точности и функциональности. Такие компании, как WinSun в Китае, привлекли внимание своей удивительной производительностью (включая возможность построить 10 домов в день, при этом каждый дом стоит около 4800 долларов), хотя еще предстоит выяснить, насколько долговечны эти здания на самом деле.

Узнайте больше о потенциальных проблемах

Для получения дополнительной информации см.:

• Architizer, «Архитекторы: вот проблема со зданиями, напечатанными на 3D-принтере». В этом мнении излагаются некоторые из сохраняющихся опасений по поводу строительства с помощью 3D-печати.
• Construction World, «3D-печать: 8 основных изменений в строительстве». В этой части указываются периферийные проблемы 3D-печати, которые выходят за рамки процесса 3D-печати, такие как сокращение рабочей силы и снижение спроса на сырье, традиционные материалы.

Другие решения, предлагаемые 3D-печатью

Хотя 3D-печать долгое время считалась потенциальным решением глобального жилищного кризиса, это лишь верхушка айсберга того, на что способна эта технология. Возможность быстро и недорого создавать модели, продукты или шаблоны уже доказала свою полезность в ответ на неожиданные катастрофы.

Важные области применения 3D-печати

Для доказательства того, как 3D-печать может спасти жизнь в условиях кризиса, рассмотрим некоторые способы ее применения во время пандемии COVID-19.пандемия:

• Технология 3D-печати использовалась для быстрого изготовления клапанов искусственной вентиляции легких для нуждающихся больниц, что позволяет им продолжать предлагать услуги жизнеобеспечения пациентам в критическом состоянии. По данным BBC, в одной больнице в Италии за 24 часа было изготовлено более 100 спасательных клапанов.
3D-принтеры
• также использовались для создания средств индивидуальной защиты (СИЗ) для медицинских работников, таких как лицевые щитки, в районах, где такое оборудование стало дефицитом. В отчете CNN отмечается, что на пике пандемии компании, занимающиеся 3D-печатью, еженедельно поставляли больницам тысячи лицевых щитков, что позволяло медицинским работникам принимать необходимые меры предосторожности.
По данным BioSpace, 3D-печать
• также использовалась для изготовления тампонов, необходимых для тестирования на COVID-19.
• 3D-печать сыграла значительную роль, помогая больницам создавать новое медицинское оборудование или ремонтировать поврежденное оборудование.

Будущее зданий, напечатанных на 3D-принтере

Строительная отрасль готова к инновациям, несмотря на то, что она продолжает сталкиваться с давними проблемами. Традиционные методы строительства могут быть расточительными, трудоемкими, дорогими и опасными для окружающей среды. Благодаря точности, скорости и надежности 3D-печати у инженеров-строителей есть ряд возможностей исправить эти проблемы и потенциально сделать проектирование и строительство жилых построек более простым и доступным.

Когда речь заходит о будущем трехмерных зданий, даже небо не может быть пределом. НАСА и Европейское космическое агентство начали мозговой штурм по использованию технологии 3D-строительства для создания обитаемых зданий в космосе или даже марсианских колоний. Учитывая инновации последнего десятилетия, возможности этой передовой технологии безграничны.

Дополнительное чтение

Что такое строительство? Изучение карьеры, заработной платы и требований к образованию

Ресурсы по гражданскому строительству и руководство по карьере

Ресурсы:

Construction Placements, «Как 3D-печать революционизирует строительную отрасль»

DW, «Будет ли 3D-печать в строительстве домов будущего?»

Engineering.com, «3D-печать в строительстве: больше, чем раздутые обещания и неудовлетворительные результаты?»

Международный журнал исследований в области строительства и строительства, «3D-печать в строительстве: преимущества и проблемы»

НАСА, НАСА планирует усовершенствовать строительные системы для 3D-печати на Луне и Марсе

NPR, «Один из способов помочь нуждающимся больницам? Печать средств индивидуальной защиты с использованием 3D-принтеров»

PC Mag, «3D-печать: что вам нужно знать»

Statista, Объем мирового рынка 3D-печати с 2013 по 2021 год

Сегодня, «Компании, использующие 3D-печать для строительства домов с Время за полцены»

Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США, «3D-печать медицинских устройств, аксессуаров, компонентов и деталей во время пандемии COVID-19». Пандемия»

ZDNet, «Коронавирус и 3D-печать: как производители расширяют поставки жизненно важных медицинских наборов»

Как 3D-печать может превратить город в восточном Орегоне в высокотехнологичный жилой центр

Примечание редактора: эта история часть серии, посвященной усилиям, предпринимаемым сообществами в округе Грант, как и в других частях сельского штата Орегон, для привлечения и удержания работников.

Ваш браузер не поддерживает элемент audio.

Структура, напечатанная из бетона на 3D-принтере производителя Alquist.

Предоставлено: Alquist

Подрядчик Джош Уокер выпрыгивает из своей буровой установки, чтобы обследовать холмистый и крутой участок земли площадью 81 акр, который он недавно купил в John Day за 140 000 долларов, что составляет четверть цены, по которой он был продан 15 лет назад.

«Есть несколько плоских участков, спрятанных по всей площади, на которых есть много участков, которые не требуют невероятных раскопок на крутом склоне», — сказал он.

Уклон — не единственная причина, по которой земля была дешевой. Многие строители не хотят браться за строительство в маленьком городке посреди пустыни, таком как Джон Дей, потому что за аналогичные усилия они могут построить дома в Бенде или Портленде, которые продаются в два или три раза дороже.

Но после восьми лет службы в армии Уокер захотел вернуться в свой родной город, создать семью и заняться строительным бизнесом.

Изначально он планировал построить на своей новой земле традиционные дома с деревянным каркасом. Но потом пообщался с городскими властями, которые предложили попробовать что-то другое — с использованием 3D-технологий для печати домов с помощью компьютера, высокотехнологичного насоса и быстросхватывающегося бетона.

«Идея в том, что вы можете прийти за один день и полностью распечатать структуру», — сказал Уокер.

Таким образом, два строителя могут за один день сделать то, на что бригаде из четырех человек требуется целая неделя, используя традиционные методы — , и по гораздо более низкой цене.

До сих пор строители, пытающиеся использовать эту технологию, сталкивались с проблемами при печати таких элементов, как углы и крыши. Построенные с помощью 3D-печати конструкции, как правило, представляют собой причудливые демонстрационные проекты — , которые отлично подходят для Instagram, но не настолько хороши, как функциональные дома.

Действительно, получение разрешения на строительство такой непроверенной технологии стоит дорого, порядка 60 000 долларов. Это еще одна причина, по которой дома, напечатанные на 3D-принтере, появляются не везде.

Чтобы смягчить логистические проблемы, город Джона Дэй подал заявку и выиграл грант от Департамента охраны и развития земель штата Орегон. Теперь у Уокера и города Джона Дэя есть 60 000 долларов на разработку планов практичного дома, напечатанного на 3D-принтере.

«Я имею в виду, что это действительно партнерство между нами, городом и штатом, чтобы попытаться во всем этом разобраться», — сказал Уокер.

Он надеется построить на своей земле четыре отдельных строения с тремя жилыми единицами в каждом. Затем он сдаст их в аренду. Средняя арендная плата в John Day составляет около 700 долларов в месяц, и Уокер не беспокоится о поиске арендаторов.

«Люди всегда ищут жилье, — сказал он. «Когда объявления об аренде публикуются, они обычно исчезают через день или два».

60 000 долларов США будут израсходованы инженерами, архитекторами и другими специалистами для разработки приемлемого проекта. Остальная часть работ финансируется за счет строительного кредита, как и любое другое развитие.

Это во многом эксперимент, и 3D-печать может оказаться намного более дорогой, некрасивой или просто непрактичной, учитывая погоду Джона Дэя и сейсмические требования штата.

Но риск того стоит, сказал Уокер. Он собирается построить первые четыре дома, несмотря ни на что.

«Там все еще будут стоять здания, которые простоят от 50 до 100 лет или сколько там. И люди в них будут жить и… Это не зря».

Если трехмерные дома действительно сработают, городской менеджер Джона Дэя Ник Грин сказал, что штат может использовать планы по печати недорогих трехмерных домов в маленьком городке Орегона, что увеличит предложение жилья. Их можно было бы даже использовать для быстрой замены домов, сгоревших во время катастрофического лесного пожара.

Джон Дэй Городской менеджер Ник Грин получил от штата грант в размере 60 000 долларов на разработку планов строительства практичного 3D-печатного дома. Он надеется, что город станет центром 3D-печати.

Kristian Foden-Vencil / OPB

Грин, конечно же, очень надеется, что John Day станет центром домашней 3D-печати — , привлекая высокооплачиваемых рабочих мест и увеличивая население.

«Мы ищем новые технологии», — сказал Грин. «Перейдите от последних людей, принявших новую инновацию, к тем, кто на самом деле является инновацией, которую все повторяют».

3D-печать домов может показаться натяжкой для маленького города. Но власти здесь в отчаянии. За последние два десятилетия четыре из пяти лесопилок, которые раньше работали в округе Грант, закрылись. Это привело к потере 9% населения. А люди, которые остались, стареют. Более половины жителей округа Грант старше 55 лет.

«Мы отказались от полумер, — сказал Грин. «Когда ты на последнем месте и выигрываешь гонку на дно во всех социально-экономических категориях. Пришло время мыслить смело и идти по-крупному».

Но насколько велика и смелая идея?

Крис Рич, региональный экономист Восточного Орегона, сказал, что печать 3D-домов — интересная концепция, и он надеется, что она сработает.

«Если мы хотим попытаться развиваться в экономическом отношении после того, как увидели спад в экономике и населении за последние пару десятилетий, то для этого может потребоваться нестандартное мышление», — сказал Рич.

Не все в Джоне Дэе поддерживают эту идею. Некоторые критики говорят, что местные органы власти не должны заниматься строительством домов, даже на грантовые деньги. Другие опасаются, что если 3D-печать станет успешной, Джон Дэй может внезапно стать популярным, как Bend 9.0169 — , принеся с собой такие же проблемы с жильем, трафиком и бездомностью, с которыми сейчас сталкивается Центральный Орегон.

Уокер закатывает глаза при мысли, что Джон Дэй вот-вот взорвется.

«Что было бы плохо, если бы мы набрали 1000 человек прямо сейчас?» он сказал. «Мы не были бы похожи на Бенда, если бы набрали 1000 человек. Но за последние три десятилетия мы обескровили 1000 человек».

Уокер планирует начать перекачку цемента в конце этого года, после чего он обсудит цифры с городскими властями, чтобы узнать, будет ли его проект 3D-дома экономически успешным.

Джош Уокер и Расс Комер из Mahogany Ridge Properties имеют большие планы на 81 акр земли John Day, которую они недавно купили. Они будут строить обычные дома с деревянным каркасом, но также собираются попробовать 3D-печать.

Кристиан Фоден-Венсил / OPB

Как 3D-печать может решить кризис доступного жилья в стране

Эйприл Стрингфилд с двадцати лет снимала квартиры и часто работала на двух-трех работах, чтобы свести концы с концами.

Желая иметь дом, она подала заявку на доступное жилье, предоставленное Habitat for Humanity.

Она и ее сын-подросток только что переехали в свой новый дом площадью 1200 квадратных футов в Вильямсбурге, штат Вирджиния, построенный с помощью 3D-принтера.

«Это невероятно», — сказал 35-летний Стрингфилд. «Это похоже на сбывшуюся мечту».

Habitat for Humanity выбрала ее дом в качестве своего первого проекта, напечатанного на 3D-принтере. Инициированная партнерством с Alquist, строительной компанией, занимающейся 3D-печатью, организация пытается противостоять кризису доступного жилья в стране, который усилился из-за множества факторов, включая повышенную стоимость материалов во время пандемии и растущий спрос на рынке жилья. .

Такие организации, как Habitat for Humanity, делают ставку на то, что 3D-печать поможет снизить растущий спрос на недорогое жилье.

Тавкия Джордан, старший директор по жилищным и общественным стратегиям Habitat for Humanity, сказал, что организация приняла этот метод строительства, чтобы соответствовать требованиям необходимо внедрять инновации, сохраняя при этом доступность высококачественных домов. Строительство типичного дома из дерева стоит около 150 000 долларов. Используя бетон для строительства домов с помощью 3D-принтера, компания Alquist экономит до 15 процентов расходов на строительство.

«Что действительно движет нами, так это то, что наша миссия состоит в том, чтобы у каждого было безопасное и доступное жилье, — сказала она, — и мы также заинтересованы в том, чтобы благосостояние нескольких поколений развивалось с помощью домовладения, которое является одним из основных механизмов богатства. поколения в нашей стране».

Использование 3D-печати для строительства домов дает множество преимуществ, в том числе сокращение времени строительства благодаря эффективности машины. В ходе этого процесса бетон экструдируется из большой машины в слои, которые образуют стены, фундамент и цоколь дома. По словам Кирка Андерсена, операционного директора нью-йоркской компании SQ4D, занимающейся 3D-печатью, пока машина печатает, она требует минимального присмотра или персонала на месте, что предотвращает травмы и экономит затраты на компенсацию работникам.

Он сказал, что построил около 40 процентов дома чуть менее чем за шесть месяцев, используя одну машину для 3D-печати, по сравнению с завершением проекта в течение шести-двенадцати месяцев с использованием стандартных отраслевых методов строительства.

Андерсен сказал, что, по его мнению, 3D-печать в конечном итоге станет методом строительства, а не деревом, потому что это более эффективный способ строительства. NBC News сообщила, что в мае 2021 года стоимость пиломатериалов выросла примерно на 154 процента из-за нехватки материалов и рабочей силы. По его словам, цемент также обеспечивает лучшую защиту домов от плесени, термитов и влаги по сравнению с деревом.

Хотя 3D-принтер обеспечивает быстрый и эффективный метод строительства, есть некоторые проблемы. Погода может быть большим препятствием, которое может остановить проект, если условия не подходят. Он также сказал, что многим строителям не хватает знаний о процессе 3D-печати, что не позволяет использовать его на большем количестве сайтов.

Стрингфилд, как будущая домовладелица, сказала, что сначала сомневалась. Когда ей сообщили, что ее дом будет построен с помощью 3D-принтера, она сказала, что нервничает, потому что этот метод используется так редко. У нее также были опасения по поводу дома из бетона. Она помнит, что в бетонном доме ее прабабушки всегда было холодно, но она решила пойти по ее стопам.

«Итак, я подумал, что это было что-то вроде традиционного — у нее был один, а теперь я живу в бетонном доме», — сказал Стрингфилд. «Я буду владельцем 3D-печати».

В ее новом доме три спальни и две ванные комнаты. Он также оснащен бытовой техникой и оснащен системами контроля температуры, безопасности и т. д.

Хотя все заявители программы Habitat for Humanity должны продемонстрировать потребность в доступном жилье, они также должны сотрудничать с организацией, находясь дома или чужой дом строится. Этот процесс, называемый «заработком капитала», также включает в себя зачисление в классы домовладельцев или участие в программе Habitat ReStore, которая восстанавливает пожертвованные предметы домашнего обихода и продает их населению.

В дополнение к тому, что она постоянно работала на своей текущей работе в качестве начальника прачечной на курорте Great Wolf Lodge, она сказала, что должна вовремя оплачивать свои счета и поддерживать свой кредитный рейтинг.

Как и многие чернокожие арендаторы с низким доходом, Стрингфилд работает полный рабочий день, но ее доход составляет лишь часть среднего семейного дохода Вирджинии, который составляет 93 497 долларов. Разрыв помешал ей позволить себе купить дом. Благодаря программе покупателя жилья Habitat ее ежемесячные платежи за жилье, включая налоги и страховку, будут стоить менее 30 процентов ее дохода.

Джефф Оливет, соучредитель Racial Equity Partners, компании по обучению расовому равноправию, сказал, что бездомность и отсутствие доступного жилья неразрывно связаны. В отчете за март 2018 года инициативы «Поддержка партнерства для антирасистских сообществ», в соавторстве с которым он выступил, недоступность безопасного и доступного жилья является одним из ключевых факторов, влияющих на бездомность и создающих барьеры на пути выхода из бездомности для цветных людей.

По его словам, количество бездомных увеличилось за последние несколько лет из-за ряда факторов, включая пандемию, которая оказала огромное экономическое влияние на цветные сообщества. Тем не менее, , цветных людей на протяжении десятилетий несоразмерно страдали от бездомности из-за структурного расизма, дискриминационной жилищной политики и дискриминации на работе.

«Реальность такова, что возможности, которые есть у людей в этой стране для экономической мобильности и экономической стабильности, не зависят от расовой принадлежности, — сказала Оливет, — и чернокожие и коричневые люди были лишены возможности на протяжении десятилетий, на протяжении столетий; и то, что это приводит к действительно ненадежным жилищным ситуациям с очень небольшой экономической гибкостью, чтобы противостоять любым катастрофам, которые могут возникнуть».

Он сказал, что домовладение является защитным фактором от бездомности. В то время как программы домовладения, такие как Habitat for Humanity, активно работают над решением кризиса доступного жилья, он считает, что это только часть решения. Предоставление более доступного жилья — это общенациональная коллективная работа, которая также включает в себя корректировку жилищной политики и расширение услуг.

«Каждый может иметь дом, — сказал он, — но мы должны исправить кризис доступности жилья — и мы должны закрыть этот разрыв в квартирах и вернуть нас туда, где мы были раньше». массовое сокращение федеральных расходов на жилье началось в 70-х и 80-х годах».

Проживание в доступном доме избавляет Стрингфилд от некоторых финансовых проблем, с которыми она сталкивалась в качестве арендатора, и позволяет ей сосредоточиться на своих будущих целях. Она надеется стать дипломированной медсестрой, создавая воспоминания о своем новом доме, в том числе о своем большом заднем дворе.

«Теперь мы можем устроить пикник», — сказала она. — Мы можем устраивать семейные посиделки.

Подписаться NBCBLK на Facebook , Twitter и Instagram

1 .