3D-печатные дома: новый горизонт в строительной отрасли

Недавно мир строительства был потрясен нововведением, способным кардинально изменить устоявшиеся методы постройки домов. Этим новшеством является технология 3D-печати в строительстве, предлагающая революционные подходы в этой сфере. Благодаря этой технологии, процесс строительства не только значительно ускоряется и становится дешевле, но и открывает путь к созданию более экологически чистого и доступного жилья. В данной статье мы погрузимся в изучение того, как 3D-печать трансформирует сектор строительства, рассмотрим её нынешние возможности, потенциальные выгоды и те препятствия, которые нужно преодолеть для её широкого распространения.

Дата: 20 ноября

Технология 3D-печати в строительстве

3D-печать в строительстве использует технологию слоевого нанесения материала, обычно бетона, для создания структурных элементов дома. Этот процесс значительно ускоряет строительство, сокращая время возведения стен и основных конструктивных элементов с нескольких недель до нескольких дней. Используются крупные строительные принтеры, которые могут варьироваться в размерах в зависимости от масштаба проекта. Принтеры оснащены соплами, которые точно распределяют строительный материал, чаще всего специальный вид бетона. Для печати используются специальные виды бетона или других строительных смесей, которые быстро застывают и обеспечивают необходимую прочность. Специализированное ПО используется для проектирования структур и программирования пути движения принтера. Это позволяет создавать сложные архитектурные формы с высокой точностью.

Преимущества и недостатки

Преимущества:

  • Скорость строительства: сокращение времени строительства до нескольких дней.

  • Снижение стоимости: сокращение трудозатрат и материалов может снизить общую стоимость строительства на 20-40%.

  • Устойчивость и экологичность: использование меньшего количества материалов и возможность использования переработанных материалов делает 3D-дома более экологичными.

Недостатки:

  • Ограничения дизайна: возможности дизайна могут быть ограничены возможностями принтера.

  • Технические сложности: необходимость точной калибровки и обслуживания оборудования.

  • Недостаточное регулирование: отсутствие стандартов и норм в некоторых регионах.

Проект TECLA, Италия

Проект TECLA, разработанный итальянскими архитектурными мастерами из Mario Cucinella Architects (MCA) и специалистами по 3D-печати из WASP, представляет собой уникальное строение, возведенное в 2021 году в Равенне, Италия. Этот дом, выстроенный с помощью двух масштабных 3D-принтеров, является первым в своем роде и знаменует новую эру в архитектуре и градостроительстве, где инновационные технологии служат реализации идеи "эмпатической архитектуры" - подхода, учитывающего как экологические, так и социальные аспекты строительства.

В современном мире, где строительная индустрия увеличивает уровень загрязнения воздуха углекислым газом и растет спрос на доступное жилье, проект TECLA предлагает эффективные решения для этих проблем. Использование экологически чистых строительных материалов и инновационных технологий, таких как 3D-печать, способствует сокращению экологического воздействия строительных процессов и предоставляет более доступные альтернативы для жилищного строительства.

TECLA, название которого происходит от слияния слов "технология" и "глина", стала результатом многолетних исследований, направленных на создание дома из местных материалов, который был бы не только экологически безопасным, но и доступным. Двенадцать лет исследований и разработок в области различных типов грунта, алгоритмов управления 3D-печатью и других аспектов привели к созданию этого инновационного дома.

В процессе строительства TECLA использовались два 3D-принтера Crane WASP, работающих одновременно, что позволило завершить строительство всего за 200 часов. Эффективность этой системы была достигнута благодаря разработке 7000 машинных кодов, оптимизирующих процесс 3D-печати и исключающих возможность столкновения печатающих механизмов.

Дом TECLA, состоящий из двух взаимодополняющих куполов, включающих в себя жилую и спальную зоны, может функционировать полностью автономно, используя системы рециркуляции дождевой воды и солнечные панели. Материал стен, состоящий на 100% из перерабатываемого грунта, подчеркивает экологическую основу проекта. Создатели TECLA видят в нем пример будущего архитектуры и градостроительства, где рециклинг и передовые технологии станут ключевыми элементами непрерывной эволюции городских пространств.

Компания ICON, США

ICON, компания, базирующаяся в США, представила миру Vulcan – принтер, который выходит за рамки традиционной 3D-печати. Этот принтер способен возводить дома площадью до 60 квадратных метров всего за 24 часа – задача, которая ранее казалась невозможной. В основе работы Vulcan лежит технология слоевого нанесения строительных материалов, что позволяет создавать здания быстро и эффективно.

ICON, базирующаяся в Остине, является одним из лидеров в области строительной 3D-печати, соперничая даже с такими гигантами, как китайская WinSun. У компании уже есть в арсенале множество успешных проектов, включая пилотные дома и программы доступного жилья в Остине и Мексике.

ICON представила на рынок недвижимости несколько своих 3D-печатных домов. Кроме этого, компания активно сотрудничает с NASA над созданием 3D-печатных обитаемых конструкций на Луне. Однако главный акцент ICON по-прежнему делает на строительстве на Земле, начиная новый проект под названием House Zero.

Это название – "Нулевой дом" – символизирует начало серии экспериментальных построек, направленных на испытание новейших методов строительства, внедрение интеллектуальных и энергоэффективных технологий и исследование инновационных подходов в архитектуре. Первое здание этой серии включает в себя три спальни и три ванные комнаты на общей площади 220 квадратных метров.

Ключевым элементом проекта является 3D-принтер Vulcan третьего поколения, который представляет собой усовершенствованную версию предыдущих моделей. Принтер работает в два раза быстрее своих предшественников и покрывает рабочую площадь в полтора раза больше, достигая 280 квадратных метров. Вес оборудования составляет 4,3 тонны, а его работа полностью автоматизирована и контролируется через мобильное приложение.

House Zero, по словам Джейсона Балларда, соучредителя и генерального директора ICON, будет самым выдающимся примером 3D-печатного дома в мире. Он подчеркивает, что такой проект демонстрирует новые возможности в архитектурном дизайне и станет катализатором для роста интереса к будущим технологиям строительства и архитектуры. 

Эйндховен, Нидерланды

В городе Эйндховен, Нидерланды, был реализован уникальный и амбициозный проект – строительство первого в мире жилого района, состоящего полностью из 3D-печатных домов. Этот проект стал значительным шагом вперед в исследовании потенциала 3D-печати в массовом жилищном строительстве.

Проект, названный "Project Milestone", стал результатом сотрудничества между местными властями, университетами и строительными компаниями. Цель проекта заключалась не только в создании доступного жилья, но и в исследовании возможностей 3D-печати как революционной технологии в сфере строительства.

Дома в районе Эйндховена отличались уникальным дизайном и функциональностью. Каждый дом был спроектирован с учетом не только эстетических качеств, но и комфорта проживания. Особенностью этих домов является их способность адаптироваться к нуждам и предпочтениям жителей, а также к изменениям климата и окружающей среды.

Проект в Эйндховене стал примером для других городов и стран, демонстрируя, что 3D-печать может стать ключевым элементом в решении глобальных проблем жилищного строительства. Это нововведение открывает новые горизонты для строительной индустрии, делая процесс строительства более быстрым и доступным.

Проект жилого района из 3D-печатных домов в Эйндховене стал важным этапом в развитии строительных технологий. Он не только демонстрирует возможности 3D-печати в создании жилья, но и указывает на будущее, в котором строительство может стать более адаптивным, экологически чистым и доступным для всех слоев населения. Этот проект является ярким примером того, как инновационные технологии могут преобразовать индустрию и улучшить качество жизни людей.

Текущее состояние рынка и будущие перспективы

В настоящее время технология 3D-печати в строительной индустрии все еще находится в своих ранних стадиях развития, но демонстрирует обнадеживающий рост. Согласно прогнозам аналитической компании MarketsandMarkets, ожидается, что стоимость рынка 3D-печати в строительстве вырастет с 1,2 миллиарда долларов, зафиксированных в 2020 году, до приблизительно 6,5 миллиардов долларов к 2026 году. Такой рост способствует не только улучшению и оптимизации технологии, но и делает 3D-печатные дома более доступными для широкого круга потребителей.

Этот прогресс открывает важные перспективы для обеспечения доступным жильем тех регионов мира, где оно крайне необходимо. Особенно это актуально для развивающихся стран и районов, страдающих от последствий природных катастроф. Благодаря быстроте и экономичности 3D-печати, строительство жилья в этих регионах может быть значительно ускорено, что позволяет оперативно решать проблемы жилищного дефицита. Кроме того, эта технология постройки открывает новые возможности для архитектурного творчества, позволяя разрабатывать сложные и уникальные дизайны по более доступным ценам. 

Преодолевая барьеры: путь к массовому внедрению 3D-печати в строительстве

Для того чтобы технология 3D-печати в строительстве получила широкое распространение, необходимо преодолеть ряд ключевых препятствий. 

Во-первых, стоит упомянуть нормативные ограничения. Существующие строительные кодексы и стандарты часто не учитывают особенности 3D-печати, что требует их пересмотра и адаптации под новые технологии.

Во-вторых – это обеспечение качества и долговечности 3D-печатных конструкций. Несмотря на прогресс, существует необходимость в дальнейших исследованиях и испытаниях для гарантии того, что такие здания будут безопасны, устойчивы к различным погодным условиям и долговечны.

Третья проблема касается доступности и стоимости 3D-печатного оборудования и материалов. Хотя 3D-печать обещает снижение общих затрат на строительство, начальные инвестиции в необходимое оборудование и материалы все еще могут быть значительными.

Кроме того, важным аспектом является подготовка квалифицированных кадров. Необходимо обучение рабочих и инженеров новым методам работы и обслуживанию специализированного оборудования.

Наконец, существует потребность в повышении общественного осознания и доверия к 3D-печатным зданиям. Несмотря на многочисленные преимущества, многие потенциальные инвесторы все еще не знакомы с этой технологией или сомневаются в её надежности и практичности.

Заключение

3D-печатные дома представляют собой инновационное направление в строительстве. С учетом их экономичности, скорости строительства и экологичности, они могут стать важным элементом в решении глобальных проблем жилья. В то же время, необходимо учитывать и решать технические и нормативные проблемы для достижения более широкого распространения этой технологии.



Поделись

Теги статьи