Технологии 3D-печати завоевывают мир и это настоящая научно-техническая революция, происходящая на наших глазах.
Глядя на то, с какой скоростью в повседневную жизнь воплощаются еще недавно фантастические идеи, такие как производство протезов рук человека с помощью трехмерной печати, не только футурологи, но и специалисты уверенно говорят о грядущих значительных изменениях в жизнь человеческого общества.
И если в некоторых отраслях народного хозяйства практическая применимость 3D-печати уже не вызывает сомнений, это медицина, машиностроение, радиотехника и электроника, то в такой значимой отрасли, как строительство, 3D-печатные роботы выглядят дорогими игрушками.
Способны ли 3D-принтеры реально работать в строительстве? Как известно, основное отличие 3D-принтера от любого другого промышленного робота заключается в способе создания изделий.
В частности, строительный 3D-принтер имеет сопло или экструдер и выдавливает из него быстротвердеющую рабочую смесь.
Поверхность, на которой создается объемное изделие, называется рабочей зоной и имеет размеры, определяемые ходом сопла.
При этом опалубка не требуется.
То есть строительная 3D-печатная машина заявлена как самодостаточный механизм, способный при подключении к электричеству создать готовое здание буквально с нуля.
Известны три способа создания трехмерной конструкции: 1. Послойное выдавливание вязкой рабочей смеси.
В этом случае из рабочей «насадки» выдавливается кремообразная смесь бетона с добавками, как зубная паста из тюбика.
Первыми обосновали концепцию использования робота в строительстве в виде крана-манипулятора, укладывающего вязкую бетонную смесь по заданной программе, промышленный конструктор Сергей Дудин совместно со специалистами Московского химико-химического технологического института имени Д.
И.
Менделеева.
Институте в 1995 году.
Первую публичную презентацию такой технологии в строительстве организовал профессор Барух Кошневиц из Университета Южной Калифорнии в августе 2012 года.
Его группа выдвинула концепцию гигантского принтера, собираемого на месте, похожего на мостовой кран.
Команда ученых под руководством доктора Сунгу Лима из Британского университета Лафборо (Loughborough University) напечатала первую в мире полую панель с двойными закругленными контурами.
По такому же принципу построены 3D-принтеры китайской компании Shanghai WinSun Decoration Design Engineering Co, которая в начале 2014 года первой напечатала серию реальных домов.
2. Метод спекания/селективное спекание.
При этой технологии плавление рабочей смеси происходит в рабочей зоне 3D-станка, причем плавление достигается, применительно к конструкции, концентрированным лазером или солнечным лучом, а рабочая смесь представляет собой обычный песок.
На момент написания известно, что единственный существующий пример такого устройства принадлежит изобретателю Маркусу Кайзеру, студенту Королевского колледжа искусств.
3. Метод распыления/склеивания компонентов.
В частности, действующая модель группы Каталонского института передовой архитектуры (IAAC) (группа Петра Новикова) под названием Stone Spray Robot, а также система D-Shape, разработанная Энрико Дини (Monolite UK, (частная компания)) для строительства зданий известны.
При этом из рабочего сопла выходит струя песка, который сразу же смешивается с клеевым составом/катализатором, образуя объем в программно заданной точке.
Методы спекания и напыления изящны по своей сути, поскольку используют солнечную энергию, экологически безопасны (по крайней мере, пока на планете много песка), за движением песчаных потоков можно наблюдать часами, а изделия выходят наружу.
очень необычной формы.
Ну а соорудить таким образом малые архитектурные формы, например, цветочницу или собачью будку уже вполне можно.
А пока сложно даже представить, какой будет полученный эксплуатационный эффект при создании настоящего, пусть и небольшого, дома из расплавившегося и превратившегося в стекловидную массу песка.
Из перечисленных способов объемного формирования метод послойного выдавливания в первую очередь привлекает внимание строителей, во многом потому, что уже созданы достаточно большие несущие поверхности и даже настоящие дома.
И если европейские архитекторы демонстрируют, прежде всего, эстетическую и экологическую направленность, то китайцы в своих разработках крайне прагматичны.
Многих 3D-романтиков откровенно разочаровала серия простых и грубоватых на вид домов от китайской компании.
При этом упускается из виду, что эти простые прямоугольные конструкции являются звеном четко определенной технологической цепочки.
Планируется массовое строительство заводов по переработке строительных отходов и мусора; Полученный материал будет использован для приготовления рабочей смеси для 3D-принтера.
Учитывая огромные достижения Китая в области биоэнергетики, а именно преобладание ветряных, солнечных и биоэлектрических электростанций, можно предположить, что на свалках строительных отходов будут установлены гигантские измельчители строительного мусора, питающиеся электричеством от близлежащей биоэлектростанции.
Построенные из собственного материала (смесь строительного мусора, бетона и добавок) дома относятся к классу недорогих сборных домов.
Этим объясняется их неприглядный внешний вид. Если говорить о 3D строительных технологиях.
тогда я бы на первое место поставил не само 3D устройство.
Строительный принтер — часть новой технологии, и, возможно, не самой технически сложной.
Ведь конструкция строительного робота достаточно разработана.
а пока есть только китайские серии домов.
Два типа конструкций уже существуют во многих экземплярах – в виде козлового крана и в виде стрелы-манипулятора.
Гораздо больше вопросов вызывает состав рабочей смеси и концептуальные архитектурные формы.
В целом при составлении рабочей анкеты по теме сразу всплыло более 30 пунктов; ответ на некоторые из них, по юмористическому замечанию инженера Сергея Зотова, требует написания приличной монографии.
Группа Зотова уже разработала состав рабочей смеси и 3D-принтер в варианте «мостовой кран».
Также интересную концепцию, основанную на идее подачи рабочей смеси под высоким давлением в 3D-принтер, имеющий довольно элегантную конструкцию моста, предложил промышленный дизайнер Себастьян Бернар.
Подача толстого бетона под высоким давлением превращает технологию объемной печати в довольно реалистичные рамки.
Далее разрабатываются материалы специально для использования этой технологии.
В России известны исследования в Пензе; Новые виды бетонов разрабатываются на кафедре ТБКиВ Пензенского ГУАС.
Новые высокопрочные реакционные порошковые бетоны (РПК) вполне подходят для строительных роботов.
Для построения технологического процесса, помимо рабочей смеси, важным моментом является архитектура самого здания и группы зданий как единого строительного объекта.
Самым перспективным направлением для России, судя по всему, является строительство поселка из двухэтажных таунхаусов арочной формы.
Примерно так же, как купольный дом архитектора Гребнева.
Формат арочного дома в два этажа позволит использовать относительно небольшие и недорогие 3D-принтеры, решит проблему перекрытий и позволит действительно вести строительство быстро, масштабно и недорого.
И красивая.
В масштабах деревни можно будет использовать мостовые принтеры, поскольку железнодорожное полотно (не обязательно из металлических рельсов) будет перемещаться по мере строительства.
Сама технология строительства вызывает много вопросов.
Во-первых, как на прочность конструкции повлияют швы, проходящие через каждые три-пять сантиметров.
Во-вторых, существующий (из известных) процесс укладки арматуры достаточно спорен.
Китайцы армируют его стеклосеткой.
По крайней мере, ее видно на видеозаписи процесса.
Есть мнение о применимости фибробетона и возможно такой купол в один-два этажа выдержит процедуру сертификации.
Также предлагается соединить арматуру штифтами, скрутить ее и т. д. Конечно, пока это обходные меры.
Возможно, проблему онлайн-армирования решит использование сразу двух роботов: один устанавливает арматуру, другой укладывает смесь.
Ситуация с автоматизацией упрощается тем, что опалубка не является «классом».
С монтажом инженерных систем по вентиляции, канализации и отоплению вопрос решается проще.
3D-принтеры — это роботы с достаточно точной повторяемостью операций, и соединение элементов труб в заданной последовательности вполне осуществимо.
Естественно, промышленным дизайнерам придется ломать голову над новыми конструкциями элементов инженерных систем.
В целом, большинство этих технических проблем характерны для переходного периода, в который вступают 3D-принтеры.
Старые и новые технологии какое-то время будут сосуществовать; время необходимо, прежде всего, для психологической адаптации.
Когда некоторые строители критикуют 3D-процесс, они критикуют эволюцию — «вот, мол, принтер большой, дорогой, шумный и потребляет электроэнергию, и ваш дом развалится.
И вообще, связка — панель плюс «Таджикстрой» — дешевле быть не может».
Итак, строительный 3D-принтер – это не эволюция.
Многие люди до сих пор не могут осознать этот конкретный момент, потому что это революция, и ее нужно реализовать.
Действительно, сегодня сложно представить, насколько изменится структура строительной компании или ее подразделения, специализирующегося на коттеджных поселках.
Судя по всему, никаких пополнений или «дополнительных офицеров» для суперинтендантов не будет, а также не будет замены молдавским, белорусским и другим командам.
Лицом компании станет небольшая команда специалистов и пара роботов; инженер-оператор 3D-робота (3 человека в три смены), диспетчер по логистике (действующий поставщик) и далее – субподрядчики – транспортировка рабочей смеси, монтаж ИТ-систем.
В процессе еще несколько специалистов устанавливают фурнитуру, закладные и окна с дверями.
В строительном подразделении работает 12 человек, фонд заработной платы составляет миллион рублей в месяц.
В течение этого месяца такая бригада сдает в эксплуатацию весь поселок.
Фантастически короткие сроки строительства, помимо прочего, означают отсутствие финансовых разрывов в строительном цикле и устранение проблемы сезонности природных циклов.
3D-принтер в строительстве — это роботизация производства, своего рода конвейер.
Естественно, все смежные отрасли в этой цепочке соответствуют стандартам эпохи роботов.
Где будет производиться рабочая смесь, как будет решаться транспортная логистика (если решение готовится рядом со строящимся объектом, то доставка не нужна), формат склада комплектующих (создается общий для всего поселка) или субподрядчик доставляет партию в конкретный дом), на эти и многие другие вопросы, несомненно, будет предложено решение.
Специалисты, ведущие разработку технологий 3D-печати, очень активны; 3D-методы внедряются в жизнь общества со скоростью, невиданной со времен первой научно-технической революции.
Если во время презентации Баруха Кошневица, состоявшейся в 2012 году, в качестве порога начала эксплуатации строительных роботов осторожно упоминались 2017-2020 годы, то в реальности уже в феврале 2014 года демонстративно была напечатана серия реальных домов.
в Китае.
Помимо возможности построить действительно недорогое массовое жилье, скажем, стандартного класса, появляются оригинальные концепции, позволяющие смягчить острый дефицит жилья в мегаполисах.
В Германии Петер Бнер и его ученики напечатали дом-ракушку.
Использование 3D-технологий в этом общеизвестном концептуальном направлении позволяет массово и относительно недорого строить и эксплуатировать теплые «дома-ракушки» в «северной» Москве.
Многие жители ближайшего Подмосковья приобрели бы такие снаряды на территории внутри МКАД, чтобы жить в них с вечера понедельника до утра пятницы.
Можно сказать, что сейчас уже сформированы условия и определенные рамки, когда архитектор, инженер-строитель и строитель-технолог способны создать реально реализуемый, социально ориентированный проект в прибыльном бизнес-формате.
Естественно, с помощью специалистов – материаловедов, логистов, профильных инженеров-конструкторов.
Только комплексное решение вопросов: социально популярные архитектурные формы и форматы расселения, удобно установленные инженерные компоненты и специальные строительные материалы, а также автоматизированная транспортная и складская логистика позволят говорить о революции в строительстве.
И производители 3D-принтеров вас не подведут. Теги: #3D принтеры #3d принтер #строительство #3d принтер в строительстве #робототехника в строительстве #управление строительным процессом #новые архитектурные формы
-
Гроднохост Закрывается?
19 Oct, 24 -
Мифы О Пингвинах
19 Oct, 24
