3Д печать домов в россии: В Зеленодольском районе впервые в России построят дома с помощью 3D-печати

История 3д печати

В данном разделе нам хотелось проследить историю развития 3d печати от момента ее появления до сегодняшнего дня, а так же дать прогноз относительно будущего развития технологии.

Первый 3d принтер был изобретен американцем Чарльзом Халом (Charles Hull), он работал по технологии стереолитографии (SLA) патент на технологию был оформлен в 1986 г. Принтер представлял из себя довольно габаритную промышленную установку. Установка «выращивала» трехмерную модель посредством нанесения фотополимеризующегося материала на подвижную платформу. Основой служил заранее смоделированный на компьютере цифровой макет (3д модель). Данный 3d принтер создавал трехмерные объекты, поднимаясь на 0,1-0,2 мм — высоту слоя. Несмотря на то, что первый аппарат обладал множеством минусов, технология получила свое применение. Чарльз Халл так же является со-основателем компании 3dsystems, одного из лидеров мирового производства промышленных 3д принтеров.

Чарльз Халл был не единственным, кто экспериментировал с технологией трехмерной печати, так в 1986 году Карл Декарт (Carl Deckard) изобрел метод селективного лазерного спекания (SLS).

Подробнее о методе Вы можете узнать в другой статье, вкратце: лазерный луч спекает порошок (пластик, металл и т.д.), масса порошка при этом подоргевается в рабочей камере до температуры, близкой с температурой плавления. Основой так же служит заранее смоделированный на компьютере цифровой макет (3д модель). После прохождения лазером горизонтального слоя, камера опускается на высоту слоя (как правило 0.1-0.2 мм), масса порошка выравнивается специальным устройством и наноситься новый слой.

Однако самым известным и распространенным на сегодняшний день методом 3д печати является послойное направление (FDM). Идея технологии принадлежит Скотту Крампу (Scott Crump), патент датируется 1988 годом. Подробнее о методе Вы можете узнать в другой статье, вкратце: из нагретого сопла печатающей головки при помощи шагового двигателя подается материал (как правило пластик), печатающая головка перемещается на линейных направляющих по 1 или двум осям, так же по 1 или 2 осям двигается платформа.

Основой движения так же служит 3д модель. Расплавленный пластик укладывается на платформу по установленному контуру, после чего головка или платформа перемещаются и поверх старого накладывается новый слой. Скотт Крамп является одним из основателей компании Stratasys, так же являющейся одним из лидеров в производстве промышленных 3д принтеров.

Все описанные выше устройства относились к классу промышленных аппаратов и стоили довольно дорого, так один из первых принтеров 3d Dimension от компании Stratasys 1991 году стоил от 50 до 220 тысяч долларов США (в зависимости от модели и комплектации). Принтеры работающие по технологиям, описанным выше стоили еще дороже и до самого недавнего времени о данных устройствах было известно лишь узкому кругу заинтересованных специалистов. 

 

Все начало меняться с 2006 года, когда был основан проект RepRap (от англ Replicating Rapid Prototyper — само-воспроизводящийся механизм для быстрого изготовления прототипов), имеющий своей целью создание само-копирующего устройства, которым являлся 3д принтер, работающий по технологии FDM (послойное наплавление). Только в отличие от дорогостоящих промышленных аппаратов он был похож на неказистое изобретение из подручных средств. Рамой служат металлические валы, они же служат направляющими для печатающей головки. которой управляют простые шаговые двигатели. Программное обеспечение имеет открытый код. Почти все соединяющие детали печатаются из пластика на самом 3д принтере. Данная идея зародилась в среде Английский ученых и ставила своей целью распространение доступных аддитивных технологий, чтобы пользователи могли, скачивая 3д модели в сети интернет, создавать необходимые изделия, максимально сокращая таким образом производственную цепочку.

Оставив в стороне идеалогическую составляющую, сообществу (существующему и развивающемуся по сей день) удалось создать доступный «обычному человеку» 3d принтер. Так набор непечатанных деталей может стоить в районе пары сотен долларов США а готовый аппарат от 500 долларов. И пусть эти устройства выглядели неказисто и существенно уступали по качеству промышленным аналогам, все это доло невероятный толчок для развития технологии 3д печати.
По мере развития проекта RepRap, начали появляться 3d принтеры, взявшие за основу заложенную движением базу в техническом и, иногда, идеалогическом плане (например приверженность концепции открытого кода — OpenSource). Компании, производившие принетры старались сделать их более качественными как в плане рабочих характеристик, так и в плане дизайна и user experience. Первые принтеры RepRap нельзя назвать комерческим продуктом, так как управлять им не так уж просто (а собрать тем более) а добиться стабильных результатов работы получается не всегда. Тем не менее компании старались сократить более чем существенный разрыв в качестве, по возможности оставляя существенный разрыв в стоимости.

Здесь стоит в первую очередь упомянуть о компании MakerBot, начавшейся как startup, взявшей за основу идеи RepRap и мало по малу превратившие их в продукт нового качества.

Их флагманским продуктом (и по нашему мнению лучшим по сей день) остается 3д принтер MakerBot Replicator 2. Модель была выпущена в 2012 г. и позже снята с производства, однако по сей день остается одной из самых популярных моделей 3д принтеров «персонального» сегмента (по данным 3dhubs). Слово «персональный» взято в скобки по причине, что данный принтер, со стоимостью на момент выпуска 2200 долларов США, в основном использовался (и используется) для бизнес целей, однако попадает в персональный сегмент по причине своей стоимости. Данная модель отличается от своих прородителей (RepRap), являясь, по сути, законченным комерческим продуктом. Производители отказались от концепции OpenSourse, закрыв все источники и коды ПО.

Паралельно с выпуском техники компания активно развивала ресурс Thingiverse, содержащий множество моделей для 3d печати, доступных для скачивания бесплатно. В период работы над первым принтером и в дальнейшем сообщество сильно помогало компании, тестируя продукт и предлагая различные апгрейды. После выпуска модели Replicator 2 (и закрытии разработок), ситуация изменилась.

Подробнее о истории компании MakerBot а так же других компаний и людей, связанных с 3d печатью, вы можете узнать, посмотрев фильм Print the legend.

В этом фильме также освещается история компании Formlabs, одной из первых начавшей производство доступного 3д принтера, работающего по технологии SLA (стререолитография). Компания собирала средства на первую модель FORM 1 посредством краудфандинга, столкнулась с трудностями производства, но в итоге выпустила доступный и производительный 3д принтер, сократив разрыв в качестве, описанный выше.

И хотя описанные выше 3д принтеры были далеки от совершенства, они положили начало развитию досутпной техники для трехмерной печати, которое происходит и по сей день. В настоящий момент качетсов принтеров технологий FDM и SLA повышается, однако существенного снижения цены уже не происходит, скорее она наоборот немного растет. Наряду с FDM и SLA множество компаний ведет разработки в области спекания порошков (SLS), а так же печати металлом.

Несмотря на то, что такие принтеры доступными не назовешь, цена их значительно ниже, в сравнении с аналогами из профессионального сегмента. Стоит так же отметить, развитие линейки материалов, помимо стандартный ABS и PLA пластиков, сегодня используется множество различных материалов, включая нейлон, карбон и другие прочные и тугоплавкие материалы.

3d принтеры персонального сегмента сегодняшнего дня сильно приблизились к профессиональным устройствам, развитие которых так же не останавливается. Помимо компаний «основателей» технологии (Stratasys, 3dsystems) появилось множество небольших компаний, специализирующихся на промышленных технологиях 3d печати (в частности металлом). 3д печать так же привлекает к себе внимание крупных корпораций, которые с разной степенью успешности стремяться занять свое место на растущем рынке. Здесь стоит выделить компанию HP, которая не так давно выпустила модель HP Jet Fusion 3D 4200 завоевавшую популярность среди профессионалов 3d печати (по состоянии на  2018 г.

держится в верхней части рейтинга профессиональных 3д принтеров в ежеквартальных отчетах портала 3dhubs).

Однако технологии 3д печати развиваются не только в ширь, но и вглубь. Одним из главных недостатков трехмерной печати, по сравнению с другими методами производства, является низкая скорость создания моделей. Существенным движением вперед в плане ускорения 3д печати стало изобретение технологии CLIP компанией CARBON, работающие по этой технологии принтеры компании могут производить модели в 100 раз быстрее по сравнению с классической технологией SLA.

Так же постоянно происходит расширение линейки, свойств и качества материалов и постобработки изделий. Все это ускоряет переход к использованию 3d принтеров именно в производстве, а не только как аппаратов для прототипирования. Сегодня многие крупные и не только компании и организации тесно используют 3д принтер в своей производственной цепочке: начиная от производителей потребительский товаров NIKE и PUMA и заканчивая BOEING и SPACE X (последняя печатает части двигателей для своих ракет, которые не возможно было изготовить никаким другим образом).

Помимо «классической» области применения 3д печати, сегодня все чаще можно видеть новости о том, как на 3d принтере напечатали дом или какой-нибудь орган (а точнее его маленькую часть) из био-материала. И это действительно так, несколько компаний по всему миру тестируют или уже частично применяют 3д печати в строительстве зданий и сооружений. В основном это касается контурной заливки стен (похоже на метод FDM) специальной композитной бетонной смесью. А в Амстердаме существует проект 3д печатного моста и этот список будет только расширяться со временем, так как применение 3d печати в строительстве способно существенно сократить издержки и увеличить скорость работ на определенных этапах.

Касаемо медицины, здесь 3д печать так же находит применение, однако в настоящий момент это не печать органов, а скорее применение технологии в протезировании (самого различного толка) и замещении костей. Так же технологии 3d печати широко используется в стоматологии (технология SLA). Касательно печати органов, это пока далеко в будущем, в настоящий момент био-3д принтеры это экспериментальные установки на ранних стадиях, успехи которых ограничиваются печатью нескольких ограниченно-жизнеспособных клеток.

Заглядывая в будущее, можно с уверенностью сказать, что технологии трехмерной печати будут расширяться как в ширь так и вглубь, совершенствуя технологии, ускоряя процессы, качество и улучшая свойства материалов. 3д принтеры все больше будут замещать старые методы в производственных цепочках различного масштаба, а мировое производство, благодаря этому, будет двигаться к схеме работы «по требованию» (on demand) увеличивая степень кастомизации изделий. Возможно, когда нибудь, 3д принтеры будут широко применяться и на бытовом уровне для производства необходимых вещей (мечта и цель движения RepRap), однако для этого необходимо не только развитие технологии, но и смена парадигмы общественного мышления, а так же развитие мощной экосистемы проектирования (3д моделирования) изделий (о чем очень часто забывают).

3d печать домов (и прочих сооружений), без сомнения так же будет развиваться, сокращая издержки и сроки производства, что вместе с освоением новых подходов в архитектуре и городском планировании (таких как модульное строительство и метод prefabricated), придаст ощутимый импульс к развитию индустрии в целом.

Биологические 3d принтеры будут выступать важным инструментом в научных исследованиях. Тем не менее, до их появления в больницах и клиниках, где они будут печатать новые органы, еще очень и очень далеко (фактически это научная фантастика).

 

печать — это будущее строительства домов: разбираем преимущества новой технологии

1. Немного истории
2. Особенности технологии при возведении строительных объектов
3. Преимущества и недостатки объемной печати в строительстве
4. Особенности устройства принтера
5. Для каких типов объектов используют технологию?
6. Где применяют технологию?
7. Некоторые образцы напечатанных сооружений

Компьютерные технологии все активнее применяют в строительстве. Способы, которые раньше показались бы фантастическими, становятся реальностью, получая все большее распространение. Один из таких методов – печать домов на 3D принтерах, особенности которой рассмотрены в предлагаемом обзоре.

Немного истории

Впервые 3D печать домов применили в восьмидесятых годах двадцатого века. Первая система объемной распечатки строительных объектов разработана японским профессором Хидео Кодамой. Для этого ученый использовал акриловые фотополимеры, затвердевающие на открытом воздухе.

Немногим ранее американским исследователем Чарльзом Хиллом изобретена стерелитография, которая послужила теоретической базой для современной технологии. При первоначальном способе для затвердевания массу облучали лазером в ультрафиолетовом диапазоне спектра, с созданием пластиковых деталей. Форму делали по подготовленному трехмерному чертежу.

Ищете качественные строительные материалы по адекватным ценам для загородного дома? Получите промокод на скидку от завода-производителя и воспользуйтесь им в процессе стойки дома.

Получить скидку на строительные материалы »

Патент на технологию оформлен в 1986 году. Позже разработали метод спекания лазером и создание моделей наплавкой.

Особенности технологии при возведении строительных объектов

Технология 3D печати домов предполагает послойное нанесение специального состава, согласно разработанному чертежу. Обычно используют бетонную смесь на цементной основе. После затвердевания очередного слоя, наносят следующий. В состав вводят добавки для достижения заданных свойств.

Альтернативный способ предусматривает применение сухих порошков, после засыпки которых вводят жидкость для затвердения. Чертежи объектов разрабатывают в компьютерных программах, чтобы заранее просчитать конфигурацию несущих и вспомогательных элементов.

Смесь подают через сопла, перемещаемые по заданной траектории, в зависимости от особенностей и характеристик применяемого оборудования.

Состав загружается в специальную емкость, откуда поступает к форсунке сопла печатающего устройства. Смесь составлена из цемента, пластифицирующей добавки, наполнителя и прочих компонентов. Раствор выдавливают в необходимых количествах через головку устройства, в соответствии с разработанной схемой.

Состав смеси применяемой в данной ситуации отличается от обычного бетона, используемого в традиционном строительстве. Учитывая специфику оборудования, применяют мелкодисперсный раствор. Обычно изготовители оборудования разрабатывают смесь по собственной рецептуре для своих устройств.

Преимущества и недостатки объемной печати в строительстве

3D печать домов из специального бетона характеризуется такими преимуществами:

• сокращенным сроком сдачи объекта без возрастания цены – сооружение высотой в шесть метров можно распечатать за несколько часов;
• возможностью точного копирования типовых проектов, поскольку строение получают в соответствии с подготовленным чертежом;
• полной автоматизацией строительства, при котором участие человека сведено к минимуму, что снижает трудоемкость работ; необходимость ручного труда сохраняется, но его доля очень небольшая, учитывая общие объемы; строителей приходится привлекать для монтажа кровельных конструкций, отделки, оформления строения, монтажа энергетических коммуникаций;
• низкой ценой, сопоставимой со строительством жилого объекта каркасным способом; по мере совершенствования технологий накладные расходы сокращаются;
• отсутствием необходимости монтажа опалубки для бетонной смеси, которая очень быстро застывает;
• возможностью быстрого строительства сооружений со сложной геометрией, ведь принтер укладывает смесь по схеме, указанной в чертеже;
• точным соблюдением условий проекта – исключены отклонения, поскольку техника не ошибается при укладке раствора;
• возрастанием экономии по мере роста популярности технологии;
• удобством применения для строительства объектов малых архитектурных форм.

Но не стоит оценивать наличие некоторых недостатков технологии:

• невозможности применения для отдельных конструктивных элементов – кровли, обшивки фасадов и пр.;
• ограничений по условиям климата – печатать жилой объект можно, если воздух на улице прогрет не ниже +15 градусов;
• отсутствия опыта возведения многоэтажных комплексов – метод недостаточно отработан, чтобы распечатывать масштабные сооружения;
• недостаточной базы для адекватной оценки эксплуатационных качеств и надежности возводимых объектов, поскольку первое сооружение этим способом построено в 2013 году;
• дороговизны применяемого оборудования;
• необходимостью установки печатающего устройства на конкретной площадке, вне которой его использование невозможно.

Дополнительную сложность печати домов на 3D принтере в России обусловлено отсутствием стандартов, регламентирующих применение технологии. Соответствующая документация еще не разработана, что ограничивает распространение метода, ввиду того, что не установлены единые нормативы.

Особенности устройства принтера

Установка, применяемая при технологии объемной печати жилых объектов, состоит из следующих конструктивных элементов:

• печатающей головки (экструдера) – включает систему для дозирования подаваемого раствора; смесь разогревается и выдавливается в заданные места по отмеченным чертежом координатам;
• рабочей поверхности, служащей основанием для заливаемой формы; в строительном оборудовании этим полем деятельности служит рабочий участок, где строится здание; возможные действия оборудования ограничены этой площадкой;
• линейного и шагового двигателя, чтобы перемещать головку по определенной условиями проекта траектории;
• фиксаторов – контрольные приборы, фиксирующие точные координаты для позиционирования исполнительного органа; эти элементы определяют движение головки, для нанесения раствора по заданным точкам.

Конструктивные части печатающего устройства смонтированы на жесткой раме. Для работы этого оборудования чаще используют файлы формата STL. Особенности конструкции, условия печати домов на 3D принтере можно увидеть на видео, чтобы получить наглядное представление об этой методике.

Для каких типов объектов используют технологию?

Для объемной печати чаще применяют установки портального типа. Основу конструкции составляет П-образный каркас, передвигающийся вдоль всей площади строения. Навесные конструктивные элементы подвешены к верхней поперечине рамы. Это обеспечивает движение рабочего органа в горизонтальной плоскости, в точном соответствии с заданными координатами. Печатающую головку можно опускать и поднимать, что определяет положение по вертикали.

Для выбора подходящего подрядчика, который досконально разбирается в вопросах строительных норм и правил малоэтажного домостроения воспользуйтесь поиском в каталоге Building Companion. В профиле каждой компании указана необходимая информация, портфолио, отзывы, можно разместить запрос на оценку стоимости услуги.

Найти компанию по генподряду и стройнадзору »

В дельтовидном устройстве реализован несколько иной принцип. В данном случае каркас сооружен по периметру строительного объекта. Экструдер подвешен на тросах наподобие камеры-паука над футбольным полем. Эта компоновка не ограничивает возможности принтера для передвижения по сложной трехмерной траектории.

В роботизированном принтере головка размещена на конце стрелы, которая установлена на вертикальной колонне, снабженной механизмом вращения. Перемещение экструдера обеспечивает выдвижное исполнение манипулятора. Этим оборудованием можно строить объекты вокруг центральной оси.

В системе D-Shape смесь затвердевает другим способом. Здесь предусмотрено использование не пластичного раствора, а сухого порошка, уплотняемого после укладки. Чтобы смесь затвердела, после укладки и уплотнения вводят специальный компонент.

Где применяют технологию?

Технология объемной печати удобна для возведения локальных объектов небольшой этажности. Этим методом можно оперативно и дешево строить частные жилые строения. Это особенно актуально для организации государственной поддержки семей, потерявших жилье в связи с экстремальными ситуациями, после наводнения, землетрясения, других природных явлений.

Кроме зданий, методика применима для малых архитектурных форм, для распечатки беседок, скамеек, других изделий. Способ эффективен для возведения хозяйственных построек – гаражных боксов, сараев, мастерских и пр.

Некоторые образцы напечатанных сооружений

Примеры 3D печати домов, в том числе и в России, наглядно подтверждают, что этот метод получил право на существование. Вот некоторые из образцов строительных объектов, возведенных данным способом:

• замок, напоминающий Винтерфел из популярного сериала «Игра престолов», построенный компанией АМТ «Спецавиа» из Ярославля по заказу цементного завода в Екатеринбурга, в качестве жилья для персонала охранной службы; этот объект площадью в 150 квадратных метров возведен в 2015 году; здание частично распечатали непосредственно на строительной площадке, некоторые конструктивы – дополнительно, с последующей доставкой и монтажом;
• дом в Ступино – этот объект создан иркутской фирмой Аpis Cor, с использованием роботизированного принтера на центральной колонне; сооружение построено с целью демонстрации возможностей метода; на сооружение строения площадью 540 квадратов потребовалось 62 с половиной рабочих смены;
• жилые дома компании Winsun – эта фирма из Китая успешно строит частные объекты по типовым проектам; каждое строение занимает площадь 200 квадратов, при цене 4 800 долларов; в 2014 году в десятидневный срок было распечатано десять таких зданий, а годом позже – массивный особняк, сделанный из отдельных элементов, собранных на строительной площадке после распечатки.

Объемная печать строительных объектов – технология, доказавшая конкурентоспособность. Этот метод не стоит относить к далекому будущему, ввиду активного применения в условиях современного общества. А создание стандартов, доработка способа для увеличения масштабов распечатываемых сооружений не заставят долго ждать.

В статье использованы фотографии с сайта https://s-stroit.ru.

#3DStartup: Apis Cor, создатели 3D-печатного дома

Опубликовано 6 марта 2018 г. автором Jamie D.

3D-печатный дом, построенный всего за 24 часа. Apis Cor — российская компания, построившая целый функциональный дом менее чем за сутки. Поскольку это видео распространилось по всему миру, нам пришлось встретиться с Apis Cor, чтобы обсудить лежащую в его основе технологию. Нам посчастливилось поговорить с Никитой Чениунтай, генеральным директором и основателем Apis Cor, о технологии, истории компании и этом знаменательном достижении.

3DN: Представьтесь и расскажите, как вы начали заниматься 3D-печатью?

Никита Ченюнтай, основатель и генеральный директор Apis Cor.

Меня зовут Никита Ченюнтай, я генеральный директор и основатель Apis Cor. Я с детства увлекался робототехникой. Позже это переросло в профессиональное конструирование фрезерных и плазменных станков с ЧПУ. Так как я всегда хотел автоматизировать процессы оптимизации, в какой-то момент я подумал, где еще я мог бы это сделать. Я заметил, что самой неоптимизированной отраслью является строительство. В последнее время существенных изменений не было. У нас были новые строительные материалы и новые технологии, но прорывов не было.

В тот момент, когда я думал о том, чтобы внедрить что-то новое в строительную отрасль, широко обсуждалась технология 3D-печати. Маленькие 3D-принтеры FDM уже были хорошо известны, и люди, пытавшиеся внедрить эту технологию в жилищное строительство, просто решили увеличить их, чтобы печатать большие объекты, такие как дома. По сути, это было направление, в котором двигались технологии.

У меня был достаточно богатый опыт портальных конструкций (а это были все без исключения 3D-принтеры, существовавшие в то время), и я прекрасно понимал ограничения этого оборудования.

Помимо гигантских размеров, строительные 3D-принтеры с портальным дизайном отличаются точностью и чувствительностью к поверхности установки. Таким образом, это ограничивает мобильность такого оборудования. Такую конструкцию экономически выгоднее один раз установить на заводе с тщательно выровненным полом и распечатать отдельные объемные элементы, такие как стены, скамейки и т.п., а затем транспортировать их на строительную площадку и монтировать.

Apis Cor: Начало

Некоторое время назад я видел новость о пятиэтажном здании, напечатанную в Китае. Хотя так говорить не корректно, так как он был сделан в том порядке, который я уже описал – все панели были напечатаны на заводе, а затем собраны в здание в другом месте. Этот подход был практически идентичен технологии панельного строительства, и нельзя сказать, что дом был полностью напечатан на 3D-принтере. Нововведение заключалось в том, что сами панели изготавливались быстрее и дешевле, хотя их все равно нужно было транспортировать и собирать на строительной площадке. Это означает, что вам требуются рабочие для погрузки и разгрузки материалов, транспортировки аналогично обычному строительству.

Поэтому я начал думать о том, как создать 3D-принтер без ограничений по мобильности или размеру для 3D-печати зданий. Другими словами, принтер, который можно было бы взять с собой в любое место, чтобы напечатать дом, причем сделать это автоматически, без вмешательства человека.

С этой мыслью я пришел к мысли, что дизайн принтера должен быть другим. Собственно, так и родилась идея создать 3D-принтер в виде башенного крана, который печатал бы дом изнутри.

Домашние 3D-принтеры Apis Cor, которые могут печатать бетонные конструкции за несколько часов.

Что такое Apis Cor? Можете ли вы объяснить 3D-технологию, стоящую за этим?

Apis Cor является создателем единственной в своем роде технологии мобильной строительной 3D-печати, которая позволяет использовать технологии аддитивного производства непосредственно на строительных площадках и может конкурировать с традиционными методами строительства. 3D-принтер печатает все здание прямо на месте, печатая стены и конструкции.

Использование данной технологии позволяет сэкономить до 25-40% стоимости строительства здания по сравнению с традиционным строительством. Это достигается за счет минимизации ручного труда, автоматизации процессов и сокращения сроков строительства. Это сокращает время строительства типичного одноэтажного дома до пары дней и уменьшает количество материалов, необходимых для его строительства. Решение Apis Cor для 3D-печати — это технология, которая позволяет печатать дома в любом месте в течение 24 часов. Система состоит из мобильного 3D-принтера и автоматизированного мобильного автоматизированного блока смешивания и подачи (МАУ).

Основное отличие от других известных строительных устройств 3D-печати заключается в том, что 3D-принтер Apis Cor строит целые здания прямо на строительной площадке, будучи мобильным и транспортабельным с использованием обычной строительной техники.

Принтер легко перевозится на обычном грузовике и не требует длительной подготовки к началу сборки. Подготовка занимает не более 30 минут. С помощью этого 3D-принтера можно реализовать любой дизайн или идею.

Еще одним преимуществом является отсутствие строительного мусора. Оставаясь на одном месте, 3D-принтер Apis Cor может создавать стены слой за слоем, используя бетонную смесь, и покрывает общую площадь 132 м². Мы используем обычную песчано-цементную смесь, с определенными добавками, которые включаем в ее состав. Они ускоряют схватывание смеси и повышают ее вязкость. Однако мы также используем смесь на основе гипса и геополимера.

3DN: После 3D-печати, какие новинки появятся в 2018 году?

Наше оборудование в настоящее время подходит для малоэтажного строительства и требует постоянного контроля со стороны одного оператора. Второй этап нашего развития – создание оборудования для использования в высотном строительстве. Прототип будет готов в 2018 году, а к 2019 году он позволит печатать фундаменты, полы и кровлю. Это позволит печатать сразу целые дома.

Компания Apis Cor недавно привлекла к себе большое внимание, когда они напечатали весь этот дом на 3D-принтере всего за 24 часа.

3DN: Как, по вашему мнению, Apis Cor может помочь решить нынешний жилищный кризис?

Мы твердо верим, что 3D-печать — это хорошее решение жилищного кризиса, и это основная идея развития нашего проекта. С помощью нашей технологии мы можем строить дома быстрее, дешевле и достаточно качественно при малом количестве задействованных людей. Это позволяет нам обеспечить доступным жильем большое количество людей в короткие сроки.

3DN: Каким вы видите Apis Cor в ближайшие 10 лет?

Мы хотим стать мировым лидером, предоставляющим услуги 3D-печати в строительстве по всему миру. Мы также хотим быть первой компанией, которая начнет строительство на Марсе.

3DN: У вас есть последние слова для наших читателей?

Скорость — главное конкурентное преимущество в нашем очень быстро развивающемся мире. Поэтому, если у вас есть хорошая идея, вы должны реализовать ее не только идеально, но и очень быстро.

Что вы думаете о нашем интервью с Апис Кор? Вы воодушевлены будущим 3D-печатных домов? Дайте нам знать в комментариях ниже или на наших страницах Facebook и Twitter! Подпишитесь на нашу бесплатную еженедельную рассылку, чтобы получать все последние новости в области 3D-печати прямо в свой почтовый ящик!

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:

• Интересная инженерия, «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.
• ExplainThatStuff, «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 в 3D-строительной индустрии произошли важные вехи. 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 зданий, напечатанных на 3D-принтере

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

Одной из давних проблем, связанных с 3D-печатью зданий, является то, 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 сделала некоторые успехи, 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 конструкции, напечатанные на 3D-принтере, при тестировании 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 второстепенные проблемы 3D-печати, выходящие за рамки процесса 3D-печати, такие как сокращение рабочей силы и снижение спроса на необработанные 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

Чтобы убедиться в том, что 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 ИВЛ 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 такого оборудования стало не хватать. 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 требований к карьере, заработной плате и 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.