3D принтер в строительстве: как это работает, технологии и 3D-принтеры

Содержание

как это работает, технологии и 3D-принтеры

Серийная 3D-печать зданий становится реальностью — с помощью строительных 3D-принтеров печатают дома в России, Китае, странах Европы, Азии и Америки. В этом обзоре мы рассказываем о наиболее перспективных отечественных и зарубежных проектах в этой области.

 

Содержание 

    

Видео

   

Технология печати

А начнем мы с технологии. Принцип работы строительных 3D-принтеров заключается в экструзии — или выдавливании — специальной смеси, слой за слоем, по заданной трехмерной компьютерной модели.

Заранее подготовленная смесь, состоящая из цемента, наполнителя, пластификатора и других добавок, загружается в бункер устройства и оттуда подается к головке принтера. Смесь наносится на поверхность площадки или предыдущие напечатанные слои.

По такому принципу работает большинство строительных 3D-принтеров. Среди них различают три типа устройств:

Портальные 3D-принтеры представляют собой конструкцию из рамы, трех порталов и печатающей головки. С помощью таких устройств можно печатать здания и по частям, и целиком — если они умещаются под аркой принтера.

Устройства типа «дельта» не зависят от трехмерных направляющих и могут печатать более сложные фигуры. Здесь печатающая головка подвешивается на рычагах, которые крепятся к вертикальным направляющим.

Наконец, роботизированные принтеры — это робот или группа роботов типа промышленного манипулятора, оснащенных экструдерами и управляемых компьютером.

Есть и другие методы строительной 3D-печати. Например: оборудование D-Shape печатает наслоением порошкового материала с последующим связыванием его нанесением клеящего раствора.

   

Материалы

Основным материалом для 3D-печати домов являются мелкозернистые смеси, которые отличаются от традиционного бетона. Каждая компания разрабатывает свою рецептуру, которая соответствует устройству принтера и его сопла, а также специфике готовых изделий.

Самые важные параметры бетона для 3D-принтера — это прочность, скорость застывания и набора прочности, пластичность. Свойства бетона регулируются составом смеси — количеством цемента и качества заполнителей, а также добавками пластификаторов.

Готовые смеси позволяют печатать элементы различной сложности и размеров — от малых архитектурных форм, типа клумб и скамеек, до целых зданий, мостов и даже небоскребов.

   

Принтеры

Contour Crafting

В 2009 году резиденты стартап-инкубатора “Университет Сингулярности” (Singularity University aka Singularity Education Group, осн. в 2008 в NASA Research Park, Калифорния), под руководством Берока Хошневиса (Behrokh Khoshnevis), создали проект по развитию и коммерческому применению технологии контурного построения — Contour Crafting, которая считается первой строительной технологией 3D-печати и фактически стала самой распространенной — это та самая технология, при которой цементная смесь наносится экструдером, подобно пластику при печати FDM. 

Основанная Бероком Хошневисом одноименная компания развивает эту технологию 3D-печати и сотрудничает с NASA. Разработчик предлагает использовать этот метод печати для восстановления пострадавших от стихийных бедствий городов и строительства сооружений на других планетах.

Компания использует для 3D-печати зданий управляемый компьютером портальный кран с закрепленным на нем экструдером. В процессе Contour Crafting задействован быстросхватывающийся материал, который наносится краном послойно. Технические элементы, такие как арматура и коммуникации, могут быть добавлены по мере создания слоев.

   

АМТ

Российская компания АМТ входит в группу компаний «АМТ-СПЕЦАВИА». Сфера ее деятельности — разработка и производство строительных 3D-принтеров, продажа и сервисное обслуживание оборудования на зарубежных рынках. Ассортимент компании состоит из семи 3D-принтеров разных размеров.

Этот дом в Ярославле — самое большое здание в Европе и СНГ, построенное с применением принтеров компании AMT. Его общая площадь — 298 квадратных метров.

   

Apis Cor

Российская компания «Апис Кор Инжиниринг» (Apis Cor) — разработчик уникального мобильного строительного 3D-принтера, который печатает дом целиком на месте строительства.

Габаритные размеры 3D-принтера в сложенном состоянии составляют 4×1,6×1,5 м, масса — 2 тонны. Площадь зоны печати — 131 квадратный метр. Для печати зданий и сооружений больших размеров можно применять несколько синхронизированных между собой 3D-принтеров.

   

WINSUN

В 2014 году шанхайская компания Winsun прославилась на весь мир возведением десяти 3D-печатных зданий всего за одни сутки. На деле все оказалось немного скромнее: небольшие «коробочки» были напечатаны, блок за блоком, заранее, а затем собраны на строительной площадке, без арматуры и коммуникаций, но с остеклением.

Компания использует принтер на основе технологии FDM и один и поэтапный процесс с цементом, песком и стекловолокном. Эти материалы обеспечивают достаточную прочность стен. 3D-принтер WINSUN — это портальная конструкция с габаритами 36х12х6 метров.

   

D-Shape

D-Shape — один из наиболее необычных вариантов строительной 3D-печати. Устройство не использует позиционируемый по трем осям экструдер, а полагается на массив из 300 сопел, закрепленный на подвижной платформе. Размеры рабочей площадки принтера, в текущей версии — 6х6 метров.

Технология D-Shape напоминает струйную печать, совокупность сопел используется для нанесения связующего агента на слои песка.

  

CyBe Construction

CyBe Construction — компания из Нидерландов, применяющая 3D-печать в строительстве домов «под ключ». CyBe производит материал для печати и два строительных 3D-принтера.

Эти крупные промышленные устройства требуют участия двух операторов, но могут печатать большие строения очень быстро. К примеру, в Дубае в 2017 году компания напечатала лабораторию площадью 168 квадратных метров всего за три недели.

   

BatiPrint

Университет Нанта, Франция, совместно с Nantes Digital Sciences Laboratory (LS2N), работает над проектом печати домов на 3D-принтере, известном как Yhnova. 

Для проекта будет использоваться разработанный университетом метод Batiprint3D — 3D-печать «изнутри». Опалубка из полиуретана печатается послойным распылением материала похожего на монтажную пену, после застывания которого заливается бетоном.

Проект Yhnova представляет собой строительство пятикомнатного социального жилья с дугообразными стенами и скругленными углами. Роботизированная рука Batiprint3D может печатать структуры высотой до 7 метров, площадь планируемого дома — 95 квадратных метров.

   

WASP

Итальянский производитель WASP создал крупнейший на сегодняшний день строительный 3D-принтер. Этот дельта-бот, высотой 12 и шириной 7 метров, имеет регулируемые рычаги длиной до 6 метров.

Применение принтера под названием BigDelta направлено на устранение жилищного кризиса, путем создания более дешевых домов, что особенно актуально для развивающихся стран.

Проект BigDelta — это строительная 3D-печать с использованием природных материалов. В качестве «расходников» используется прессованная солома и земля.

   

Заключение

Строительная 3D-печать — одно из самых перспективных направлений в области возведения всевозможных сооружений. Ее применение сулит коммерческие выгоды, основанные на меньшем количестве необходимого персонала и сокращении затрат на материалы; социальные преимущества — в связи с возможностью быстрой постройки недорогого жилья для малоимущих и пострадавших при стихийных бедствиях; репутационные бонусы — более экологичное строительство с уменьшенными энергопотреблением и количеством отходов.

Обращайтесь в Top 3D Shop для приобретения строительного 3D-печатного оборудования и рациональной интеграции аддитивных технологий в ваш бизнес-процесс — наши менеджеры и инженеры дадут исчерпывающую консультацию по применению оборудования, предложат сценарии применения, составят проектную документацию для поставки и обеспечат квалифицированный сервис. 

  

Узнайте больше о возможностях усовершенствовать ваше производство интеграцией нового оборудования:

Печать домов на 3D-принтере в России, Китае и других странах

Серийная 3D-печать зданий становится реальностью в быстро развивающейся строительной индустрии, и в этой статье мы покажем проекты домов и других строений, напечатанных на промышленных 3D-принтерах в РФ, Китае и других странах. В статье представлены фото и видео 3D-печати домов с сайтов производителей и из других источников, описание технологий строительной печати и информация о занимающихся ею компаниях. 
 

На картинке: робот MIT (Массачусетского технологического института) печатает купол за 13 часов. Пример 3D-принтера с полярной схемой работы. О видах строительных 3D-принтеров читайте далее.
 

Содержание:
 

Технология

Типы строительных 3D-принтеров

XYZ-принтеры (портальные)

Дельта

Роботы

D-Shape

Строительные смеси

Примеры

АМТ (Additive Manufacturing Technologies)

Апис Кор Инжиниринг

WINSUN

D-Shape

CyBe Construction

BatiPrint

WASP

Contour Crafting

Плюсы и минусы

Плюсы технологии:

Минусы технологии:

В заключение
 

Технология

На фото: робот проекта Minibuilders, созданного студентами Института продвинутой архитектуры Каталонии (IAAC). Суть проекта — печать крупных конструкций компанией слаженно работающих маленьких роботов. Коммерчески не используется и в строительстве крупных зданий опробован не был, потому идет вне классификации, но идея заслуживает внимания.

Прежде, чем перейти к списку компаний, расскажем о технологии строительства. Принцип работы заключается в экструзии (выдавливании) бетона, слой за слоем, по заданной трехмерной компьютерной модели. С помощью комплекса подготовки и подачи строительной смеси, бетон смешивается с водой и другими добавками и закачивается в шланг. Шланг подсоединен к головке принтера. Под давлением насоса бетон подается к головке принтера, смесь выходит из сопла принтера и наносится на поверхность площадки или предыдущие напечатанные слои.
 


Типы строительных 3D-принтеров


Для постройки здания нужна готовая 3D-модель, быстротвердеющий бетон и строительная площадка, которую достаточно разровнять стандартной строительной техникой. Большинство из 3D-принтеров печатают по единому принципу – путем наслоения бетонной смеси, выдавливаемой из сопла экструдера. Есть исключения, такие как принтеры D-Shape, которые печатают наслоением порошкового материала с последующим связыванием по всей ширине установки.
 
Строительные 3D-принтеры разнообразны — это машины и с полярной схемой работы (вращающиеся 3D-принтеры), и дельта-принтеры, и основанные на роботах-манипуляторах. Пригодные сегодня к экструдированию бетонные смеси позволяют печатать элементы различной сложности и размера — от малых архитектурных форм, типа клумб и скамеек, до целых зданий, мостов и даже небоскребов, потому и принтеры отличаются не только устройством, но и масштабами.

Различают несколько видов строительных принтеров:


XYZ-принтеры (портальные)

Оборудование представляет собой раму, по которой движется головка, по осям ХУ. Для подвески печатной головки обычно используется три портала. Порталы перемещаются с помощью шаговых двигателей, обеспечивающих наибольшую точность. Они предназначены для печати зданий по частям — в цеху; и для печати внутренних стен, при установке принтера внутри возводимого здания. Небольшие строения, полностью умещающиеся под аркой принтера, печатаются целиком за один раз.
 


Дельта
 

Принтеры типа «дельта», в отличие от портальных установок, не зависят от трехмерных направляющих и могут печатать более сложные фигуры. Здесь печатающая головка подвешивается на тонких рычагах, которые крепятся к вертикальным направляющим.
 


Роботы
 

Роботизированные принтеры-манипуляторы – робот или группа роботов типа промышленного манипулятора, оснащенных экструдерами и управляемых компьютером. Частный случай принтера-робота — 3D-принтер с полярной схемой работы, который находится внутри строящегося здания, обычно — в центре. Примеры таких роботов: приведенный на гифке выше гусеничный аппарат из MIT и робот российской компании Apis Cor, о которых мы расскажем дальше.
 
     


D-Shape

Технические особенности делают из D-Shape отдельный класс строительных принтеров —  он печатает не раствором, а сухим порошковым материалом, каждый слой которого укладывается на желаемую толщину и уплотняется, а затем  пропитывается связующим веществом из сопел принтера. Завершенная деталь очищается от лишнего сырья.
 


Строительные смеси

Основным материалом для печати является бетон.

Строительная 3D печать. Малоформатное оборудование. Практические рекомендации.

Приветствуем уважаемых читателей портала 3DToday.

Материала для статей накопилось много, а публикаций мало, поэтому не будем писать длинное вступление и сразу приступим к делу.

По традиции — в начале видео, а потом текст для тех у кого нет возможности просмотра видео или включения звука.

Давно никого не удивишь тем, что дом можно напечатать на принтере. Однако живьём такое оборудование видел далеко не каждый интересующийся. О том какие строительные принтеры бывают и как с ними работать мы расскажем Вам в этой статье. Конструктив принтеров может быть разным: это принтеры, работающие в угловых координатах с поворотной стрелой — выглядят они как башенный кран.

Есть строительный принтер «дельта», те, кто занимается FDM печатью, знают такую компоновку.

Принтер может быть вообще роботом — манипулятором.

У каждой конструкции есть свои преимущества и недостатки.

А принципиальное различие в конструкции совсем не важно для основного назначения строительного принтера — в любом случае это инструмент для трёхмерной укладки бетона.

Самый распространённый тип строительных принтеров сегодня — это портальные установки. Преимущество — простота конструкции, надёжность. Основной недостаток — ограничение в размерах — принтер не может быть до бесконечности большим.

Линейные размеры существующих портальных машин не вышли пока за рамки 20 метров.

Строить большие дома прямо на фундаменте такими принтерами совсем не удобно.

Выход — печатать дом в цехе по частям. Так уже делают многие. Портальные строительные принтеры очень удобны именно для такого производства.

Так как же быть с размерами? Что лучше — большой принтер или маленький? Разница, скажу я вам, только в рабочем поле принтера. Будете печатать круглосуточно — надо большой. Для односменной работы вполне хватит малоформатного принтера. Малоформатники — самая популярная категория.

Небольшие размеры — от 4 до 8 метров, простота конструкции и при этом — все это профессиональное оборудование с большим ресурсом.

Цена — бюджетная даже для малого бизнеса.

Посмотрим, что они из себя представляют:

Основание принтера — стойки. Для разных задач высота подъема конструкции различна. Надо печатать высокие изделия — увеличиваем высоту, надо печатать точнее и быстрее — придется уменьшить, сделав конструкцию жёстче.

На стеновых кронштейнах принтер статичней и удобней. Длинну портальной балки подогнать под помещение не сложно.

Сама портальная балка — это ось Y принтера. По ней двигается каретка.

Ось Х — это балки суппортов. По ним перемещаются два суппорта. Привода суппортов синхронизированы.

Перемещение печатающей головки по вертикали обеспечивает механизм оси Z. Он расположен внутри каретки.

Вся конструкция при монтаже очень точно юстируется по горизонтали и вертикали.

Нам нужна точная печать.

Печатающая головка принтера может быть разной. На принтерах серии 6044 установлена головка с бункером 32 литра. Назначение — печать бетонами разных марок и гипсом.

Монтируют принтер 2 — 3 человека. Время сборки — 3 часа.

Для монтажа нужно помещение с высоким потолком, ровным полом и электричеством.

Обслуживание — минимально: Смазка направляющих, подшипников, мойка головки после смены.

В привода и аппаратную часть заглядывать не надо. Они необслуживаемые и рассчитаны на весь ресурс принтера.

Всё шевелится… заправляем бетон .. и поехали!

Как видите, печатать дома реально и совсем не сложно. Нужно только всё делать ПРА-ВИЛЬ-НО!

Источник: http://specavia.pro/articls/Stroitelnaja-3D-pechat-Maloformatnoe-oborudovanie-Prakticheskie-rekomendacii/

Строительные 3D-принтеры и наш опыт работы с ними / Top 3D Shop / Хабр


3D-печать в строительстве


Строительные 3D-принтеры

представляют собой инженерные устройства, создающие конструктивные элементы зданий, малые архитектурные формы или целые строения послойно — так же, как любой 3D-принтер печатает объекты из пластика или другого материала.



От обычного 3D-принтера строительный отличается используемым материалом и размерами — рабочей поверхностью ему служит участок стройплощадки или цеха, а печатает он цементной смесью.

Есть и конструктивные отличия, обусловленные спецификой материала — в частности, в строительном 3D-принтере нет необходимости в нагревающем элементе. Такие аппараты позволяют быстро и без лишних сложностей печатать объекты почти любых заданных форм, для обычного серийного строительства просто невозможных, с использованием стандартных смесей.


Начало

Нам интересно любое перспективное применение 3D-принтеров, так что, как только в сети начала появляться информация о применении 3D-печати в строительстве, мы оперативно нашли занятых этим людей и договорились о сотрудничестве. Особенно приятно было узнать, что в России есть компании, основательно занимающиеся строительными 3d-принтерами, и производят очень качественный продукт.

В России пионером 3D-печати в коммерческом использовании стала фирма СпецАвиа. Её персоналом был разработан и опробован прототип строительного 3D-печатного аппарата и осуществлена пробная печать.

Мы договорились о сотрудничестве, и командировали сервисного инженера в Ярославль для обучения, где тот узнал много полезного. В программу обучения вошли, в частности:

  • Краткий вводный курс по интерфейсу и функционалу управляющего софта
  • Инструктаж по алгоритму работы в программе SheetCam, конвертирующей файлы в послойный формат воспринимаемый принтером
  • Инструктаж по управлению принтером в программе Mach 3, непосредственно в процессе печати
  • Калибровка — выставление нулевых точек в разных областях печатного поля
  • Регулировка подачи бетона во время печати
  • Инструктаж по эксплуатации и сервису механической части принтера
  • Решение возможных неисправностей
  • Подготовка рабочих смесей


Первые шаги на практике

Получив первый заказ в этой области, мы отправили нашего сотрудника к покупателю — в Казахстан, для установки первого строительного 3D-принтера

S-6045

и обучения персонала заказчика работе с ним.

Перед отправкой оборудования необходимо убедиться в надежности упаковки. Транспортные компании не всегда бережно обращаются с грузами, лучше лишний раз не рисковать — в нашем случае, при перевозке лишь отошло несколько контактов, но и это стоило нервов и нескольких часов времени, о чём ниже. Если же при перевозке что-то сломается, издержки могут быть значительно серьезнее.

В первые дни командировки наш сотрудник сверял комплектность доставленного оборудования, производил замеры помещения для расчета установки, согласовывал с представителями заказчика расположение будущего принтера, вводил их в курс запланированных работ и начал установку.

Была сделана разметка под установку и высверлены отверстия в полу под стойки.

После проведения подготовительных работ и установки стоек настала очередь монтажа несущих балок. Элементы конструкции весьма увесистые и для такой работы нужно несколько человек, о чём тоже лучше договориться с заказчиком заранее, иначе неизбежны проволочки. Люди, в конце концов, нашлись и всё было сделано.

Ещё одна сложность, которая может возникнуть при установке строительного 3D-принтера — неровный пол. При отсутствии ровной плоскости качество печати вряд ли будет хорошим. Очевидный выход из этой ситуации — выравнивание пола, — на этапе установки принтера вряд ли возможен. На это просто нет времени.

Именно такой сюрприз, а именно — значительный крен пола, мы и обнаружили проведя нивелировку.

Было решено сварить рамки из стального профиля, которые компенсировали бы неровность.

Это тоже заняло некоторое время. В конце концов, был привезен необходимый профиль, должным образом нарезан и сварен.

Для установки выравнивающих рамок, смонтированные уже стойки с балками пришлось поднимать строительным краном.

Были смонтированы суппорты и подшипники для них, после чего пришла очередь портальной балки. Тут снова пригодилась помощь строительного крана, но с ним пришлось повозиться — из-за конфигурации помещения и особенностей конструкции крана, пришлось подниматься к потолку и отключать концевики, ограничивающие его, крана, подвижность. Потолок там около 15 метров.

Монтаж стрелы экструдера и управляющих ею эксцентриков занял некоторое время — сварные швы на самой стреле мешали соединению со стыковочными пазами платформы. Пришлось выравнивать с помощью болгарки.

На заключительном этапе были подтянуты все соединения, смонтирован экструдерный бункер и опциональная часть конструкции — бетономешалка.

Подключение цепей питания и управления не сразу прошло гладко. Однако, на письмо с запросом, отправленное в Ярославль, в СпецАвиа отреагировали оперативно, предоставив все необходимые рекомендации по подключению, несмотря на закончившийся уже рабочий день.

В ходе проверки выяснилось, что при транспортировке отошли контакты на одной из плат системы. После восстановления контактов всё заработало.

После подключения и проверки соединения были смонтированы пресс-масленки на все подшипники, защитные щитки эксцентриков стрелы и комплектные таблички, на чём непосредственно монтаж и завершился.

Далее — установка и настройка программного обеспечения, проверка функционала. Монтаж подложки для свисающих проводов соединяющих подвижные части — она не предусмотрена комплектом поставки, но мы идем навстречу клиентам.

Обучение персонала заказчика обращению с принтером в процессе пробного запуска.

Заказчик решил испытать смесь собственного авторства, вопреки нашим рекомендациям. Что ж, хозяин — барин. Раствор, вполне ожидаемо, пополз. Однако, сам принтер работает штатно и к нам никаких претензий нет.

В процессе обучения персонала клиента работе с программным обеспечением, мы хотели продемонстрировать работу 3D-принтера с правильной смесью, но ингредиентов для новой смеси не оказалось.

Кстати, о смесях:

Обучение персонала и сдача объекта прошли максимально позитивно. Представители заказчика остались полностью удовлетворены поставленным и установленным оборудованием и довольны сотрудничеством.

Это был полезный опыт. Мы обозначили для себя несколько граблей, на которые второй раз уже не наступим — а это сделает дальнейшую работу приятнее и эффективнее. Несомненно, строительное 3D-печатное оборудование — это очень интересная область деятельности, как в части получаемого результата, так и в том, что требует максимум изобретательности и нестандартного подхода от занимающихся ею.

Подписывайтесь на наш телеграм-канал с отборными кейсами роботизации и автоматизации со всего мира: https://tglink.ru/easy_robotics

3D принтеры преимущества и недостатки

Если спросить любого владельца 3D-принтера, в чем состоит главное преимущество его устройства, он начнет рассказывать о высоком качестве печати и о возможности изготавливать любые прототипы. На вопрос о недостатках обычно следует ответ о каких-либо недочетах в конструкции принтера: кого-то не устраивает недостаточно жесткая рама, некоторые жалуются на слишком низкие темпы печати. В статье разбираемся, какими преимуществами обладает большинство 3D-принтеров и выясняем, с какими недостатками приходится сталкиваться их владельцам.

Преимущества и недостатки 3D-принтеров

Несмотря на относительно медленный старт, аддитивные технологии стали наконец набирать обороты. Теперь 3D-принтеры получили заслуженную популярность как в пользовательской среде, так и в сфере производства. Мы уже оценили многочисленные преимущества 3D-печати, в том числе возможность печатать сложные модели, но пик популярности и функциональности трехмерных технологий еще впереди. Рассказываем об основных преимуществах и недостатках 3D-принтеров.

Плюсы 3D-принтеров

Начнем с преимуществ: трехмерная печать позволяет быстро и относительно недорого изготавливать нужные прототипы с высокой точностью, самостоятельно регулируя настройки принтера и выбирая оптимальные параметры. Остановимся на каждом плюсе 3D-принтеров более подробно.

Достоинство — скорость производства

3D-принтеры позволяют существенно сократить время, затрачиваемое на каждый проект. В отличие от традиционных методов производства, при использовании аддитивных технологий на весь процесс печати потребуется от несколько недель или дней, а основную часть моделей можно напечатать за считаные часы. Некоторые производители решили оптимизировать складские ресурсы, начав изготовление деталей на заказ. Данный подход позволяет вывести массовое производство на новый уровень: теперь не нужно хранить на складе множество деталей, ведь можно их просто распечатывать по мере необходимости, сразу же отправляя на продажу.


Достоинство — стоимость производства

Крупномасштабные проекты с большим количеством напечатанных на 3D-принтере деталей обходятся недешево, но аддитивное производство все равно остается более выгодным в сравнении с традиционными технологиями. Многие производители используют трехмерную печать при изготовлении небольших тиражей или при создании прототипов. Например, ювелирам гораздо выгоднее печатать восковые прототипы украшений, чем отливать их из металла. Пластик, используемый в 3D-печати, стоит относительно недорого, и даже самый простой принтер может помочь сэкономить.

Качество продукции

Современные 3D-принтеры демонстрируют высокое качество выпускаемой продукции. На наш взгляд, качество зависит от следующих характеристик устройства:

  • Фотополимерная печать. Данная технология позволяет получить максимально возможное качество готовой продукции.
  • Технология FDM. Несмотря на то, что FDM-принтеры пользуются спросом, они просто не могут создать детализацию выше 100 мкм.
  • Корпус из металла. При выборе FDM-принтеров стоит отдавать предпочтение моделям, корпус которых изготовлен из металла. Такие принтеры демонстрируют лучшее качество изделий при высокой скорости печати.
  • Независимо от того, какая модель принтера была выбрана, готовая продукция, напечатанная при низкой скорости и качественных материалах, практически не отличается от произведенной на высокоскоростном оборудовании.

Таким образом, можно и на недорогих принтерах добиться достойного качества печати, используя качественный филамент на невысоких скоростях.

Точность копий

Точность трехмерной печати – это минимальная допустимая высота наносимого слоя. Современные устройства могут выдавать высокое качество до 20 микрон, но для реального получения прототипов такой точности пользователю потребуется соблюдать определенные условия.

В первую очередь точность готовых копий зависит от самого 3D-принтера – от его технических характеристик, компоновки и пр. Не стоит полагаться только на значение высоты слоя, которое указано в описании устройства.

Точность прототипов зависит от массы факторов. Например, принтеры, выполненные в закрытом корпусе, способны выдавать гораздо лучшие показатели точности моделей, чем их собратья в открытом корпусе, что обусловлено равномерным температурным режимом внутри принтера.

Кроме того, требуется правильно выставлять все настройки печати, следить за калибровкой стола, условиями эксплуатации устройства, температурным режимом. Качественный пластик играет не последнюю роль в точности изготавливаемых копий.

Гибкость производства

Внедрение 3D-печати в различные области производства связанно с тем, что технология дает возможность создавать геометрические формы практически любых размеров и неограниченной сложности.

Принтеры печатают самыми разными материалами, делая процесс производства максимально гибким. Например, на одном и том же устройстве можно создавать как восковки для ювелиров, так и зубные протезы для стоматологов. Такой универсальности невозможно достичь, используя стандартное производственное оборудование. 3D-принтеры открывают перед инженерами, конструкторами и владельцами устройств новые горизонты и перспективы развития собственного бизнеса и аддитивных технологий.

Доступность

Доступность трехмерной печати дает возможность экспериментировать, используя принтеры как в домашних, так и в производственных условиях. Даже самый недорогой 3D-принтер может найти свое применение в архитектуре, строительстве, мелкосерийном производстве, медицине, образовании, ювелирном деле, полиграфии, изготовлении сувениров, рекламы. Стандартной катушки филамента хватит надолго, а купить 3D-принтер может себе позволить практически каждый. Одна из самых бюджетных моделей стоит около $100.

Недостатки 3D-принтеров

Минусы есть у любой техники, и 3D-принтеры не стали исключением. Поэтому на сегодняшний день у аддитивной технологии есть определенное количество существенных недостатков.

Минус — небольшой размер камеры

Пожалуй, самым существенным недостатком принтеров являются небольшие размеры области печати. Посмотрите на любой 3D-принтер, оцените его габариты – вот именно ими все и ограничивается. Устройство может напечатать только ту модель, которая поместится на его платформе. Если нужно создать прототип большего размера, вам придется прибегать к различным ухищрениям: например, можно распечатать модель по частям, а затем собрать их каким-либо образом. Несмотря на то, что уже сейчас существует прототип 3D-принтера с неограниченными размерами рабочей платформы, о массовом внедрении такой технологии говорить пока не представляется возможным.


Минус — неточности детали

Невозможно полностью избавиться от термического сжатия или усадки готовой модели. Это физический процесс – вы можете только его скомпенсировать. Слои поплыли, Вертикаль не соблюдается, слои не ложатся ровно друг на друга. Выступы на верхнем слое детали могут быть как открытого, так и закрытого типа. По сути, это связано с провисанием пластика, который не успевает охлаждаться, будучи напечатанным в воздухе без поддержек.


Недостаток — постобработка

Большинству готовых изделий, напечатанных на 3D-принтере, требуется постобработка и очистка. Процесс помогает достичь лучшего вида и гладкости модели. Готовые модели обрабатываются различными способами. Пользователи шлифуют детали, обрабатывают их химическим способом, подрезают поддержки, высушивают изделия. Необходимость последующей обработки зависит от множества факторов. Например, объем работ варьируется в зависимости от размеров модели, материала, типа технологии, выбранной при изготовлении прототипа. Таким образом, учитывая, что 3D-печать обеспечивает быстрое производство деталей, скорость изготовления может быть снижена за счет последующей постобработки.

Прочностные качества моделей

Как правило, изготовление трехмерной модели с помощью аддитивных технологий происходит путем послойного наложения филамента. Несмотря на то, что слои хорошо склеены между собой, это не является гарантией идеальной монолитности готового изделия, и оно может расслоиться при определенных нагрузках. Особенно часто эта проблема проявляется при использовании FDM-принтеров. Опытные пользователи советуют применять литье под давлением, чтобы повысить прочностные качества деталей. При использовании этого метода структура готовой детали получается более однородной и менее ломкой.

3D-принтеры неудобны для пользователя

Производители заявляют, что 3D-принтеры просты в использовании. Некоторые компании выпускают устройства специально для новичков. Тем не менее, даже для первоначальной сборки и подготовки принтера к работе пользователю потребуются определенные навыки. Самостоятельно откалибровать рабочий стол, настроить программу-слайсер, выставить нужные параметры печати не так просто, как заверяют производители. Некоторые модели поставляются уже собранными – советуем выбирать именно их в качестве первого принтера.

Вредные выбросы

От габаритов устройства и количества выпускаемого принтером термопласта значительно зависит количество вредных выбросов аэрозолей в атмосферу. Химикаты оседают в наших легких, а также способствуют увеличению размеров озоновой дыры. Команда исследователей под руководством профессора Брента Стивенса провела собственный эксперимент, в рамках которого было протестировано пять моделей 3D-принтеров. В результате ученым удалось вычислить концентрацию нанометровых частиц, которые образуются в процессе трехмерной печати.


Результаты эксперимента не порадовали ни производителей принтеров, ни владельцев и пользователей устройств. Дело в том, что 3D-принтеры, использующие полимолочную кислоту (PLA) при печати, продемонстрировали крайне высокий уровень выброса ультрамелких частиц – от 20 миллиардов в минуту. Гаджеты, работающие на акрилонитрилбутадиенстироле (АБС-пластик), выбрасывают в атмосферу до 200 миллиардов частиц в минуту.

Ученые заявили, что вредные выбросы в подобных количествах аналогичны выбросам в атмосферу при горении табака или ароматических свечей, сжигании природного газа. Кроме того, при работе лазерного принтера, использующего порошок в качестве материала для печати, производится не меньшее количество вредных выделений.

Медленные

3D-принтеры на самом деле очень медленные. Некоторые производители заявляют о высокой скорости печати, но этот показатель относителен. В особенности когда дело доходит до изготовления большого количества прототипов. Многие пользователи, владеющие бюджетными принтерами, оставляют их работать на всю ночь, чтобы к утру получить небольшую готовую модель. В зависимости от габаритов и качества печатаемого изделия, процесс может затянуться. В среднем процесс создания модели может занять от нескольких часов до нескольких дней. Длительность прямо пропорциональна размеру объекта: чем крупногабаритнее будущий прототип, тем большее количество времени займет его печать.

Загрязнение окружающей среды

Побочные продукты аддитивной печати в виде отработанного пластика уже давно интересуют защитников природы. Отходы производства попадают на свалки, создавая при этом негативную дополнительную нагрузку на окружающую среду. Ученые считают, что ABS-пластик, используемый в большинстве 3D-принтеров, достаточно токсичен. Этот вид филамента имеет длительный период разложения в почве. Тем не менее, ABS-пластик является наиболее распространенным видом материала, используемым в аддитивной печати. Более экологичной альтернативой ABS можно считать PLA-пластик. Этот материал более биоразлагаем и менее токсичен. Проблема загрязнения окружающей среды может быть решена с помощью распространения бытовых перерабатывателей пластика в нить для трехмерной печати.

Трехмерные принтеры открывают широкий горизонт возможностей для своих владельцев. Список преимуществ таких устройств безграничен, но мы выбрали лишь основные из них. На наш взгляд, одним из главных плюсов 3D-принтеров является их доступность. Готовые модели получаются достаточно качественными даже на бюджетных моделях. Главное, чтобы пользователь выставил верные настройки и заправил принтер хорошим материалом.

Но у 3D-принтеров есть и свои недостатки. Кроме того, что их не слишком легко откалибровать и подготовить к работе, они производят вредные выбросы в атмосферу, а отходы производства в виде пластика практически не разлагаются, загрязняя окружающую среду. Еще один минус устройств – низкая скорость печати. Тем не менее, трехмерная печать слишком полезна, чтобы от нее отказываться. На наш взгляд, с каждым годом принтеры совершенствуются, и уже совсем скоро их недостатки будут сведены к минимуму.

3D-печать в строительстве: как это работает, технологии и 3D-принтеры

3D-печать домов становится реальностью — с помощью строительных 3D-принтеров здания печатают в России, Китае, Европе, Азии и Америке. В этой статье мы расскажем о наиболее перспективных проектах в этой сфере.

Полиграфическая техника

Начнем с технологии. Принцип построения 3D-принтеров — это выдавливание специальной смеси слой за слоем по заданной трехмерной компьютерной модели.

Заранее приготовленная смесь, состоящая из цемента, наполнителя, пластификатора и других добавок, загружается в бункер устройства и подается на печатающую головку. Смесь наносится на поверхность участка или ранее напечатанными слоями.

Большинство строительных 3D-принтеров работают по этому принципу. Среди них три типа устройств:

Портальные 3D-принтеры

представляют собой конструкцию из рамы, трех порталов и печатающей головки. С помощью таких устройств можно печатать строения как по частям, так и целиком (если они умещаются под аркой принтера).

Устройства

Delta не зависят от трехмерных направляющих и могут печатать более сложные формы. Здесь печатающая головка подвешена на рычагах, которые прикреплены к вертикальным направляющим.

Наконец, роботизированные принтеры — это робот или система роботов, например промышленный манипулятор, оснащенный экструдерами и управляемый компьютером.

Существуют и другие методы построения 3D-печати. Например: оборудование D-Shape печатает путем наслоения порошкового материала и приклеивания его с помощью клеевого раствора.

Материалы

Основной материал для 3D-печати домов — это мелкозернистые смеси, которые отличаются от традиционного бетона. Каждая компания разрабатывает свой собственный рецепт, соответствующий конструкции принтера и его сопла, а также специфике готовой продукции.

Наиболее важными характеристиками бетона для 3D-принтера являются прочность, скорость затвердевания и схватывания, пластичность. Свойства бетона регулируются составом смеси — количеством цемента и качеством наполнителей, а также добавками пластификаторов.

Готовые смеси позволяют печатать элементы различной сложности и размеров — от небольших архитектурных форм, таких как клумбы и скамейки, до целых построек, мостов и даже небоскребов.

Принтеры

Обработка контуров

В 2009 году резиденты стартап-инкубатора Singularity University (он же Singularity Education Group, основанный в 2008 году в Исследовательском парке НАСА, Калифорния) под руководством Бехроха Хошневиса создали проект по разработке и коммерческому применению технологии контурного строительства — Contour Crafting, которая считается первой строительной технологией для 3D-печати и фактически стала самой распространенной — это та самая технология, при которой цементная смесь наносится экструдером, как пластик при печати с FDM.

Основанная Бехрохом Хошневисом одноименная компания разрабатывает эту технологию 3D-печати и сотрудничает с НАСА. Разработчик предлагает использовать этот способ печати для восстановления городов, пострадавших от стихийных бедствий, и для строительства сооружений на других планетах.

Компания использует козловой кран с компьютерным управлением с установленным на нем экструдером для 3D-печати зданий. В процессе Contour Crafting используется быстросхватывающийся материал, который наносится краном слоями.Технические элементы, такие как арматура и коммуникации, могут быть добавлены по мере создания слоев.

АМТ

AMT входит в группу компаний AMT-SPETSAVIA. Сфера деятельности — разработка и производство строительных 3D-принтеров, продажа и обслуживание оборудования на мировом рынке. В ассортименте компании семь 3D-принтеров разных размеров.

Этот дом в Ярославле — самое большое здание в Европе и СНГ, построенное с использованием принтеров AMT.Его общая площадь составляет 298 квадратных метров.

Apis Cor

Компания Apis Cor Engineering — российский разработчик уникального мобильного 3D-устройства, которое позволяет печатать дом целиком на строительной площадке.

Габаритные размеры 3D-принтера в собранном виде 4 × 1,6 × 1,5 м, масса 2 тонны. Площадь печати составляет 131 квадратный метр. Для печати зданий и сооружений больших размеров можно использовать несколько синхронизированных 3D-принтеров.

WINSUN

В 2014 году шанхайская компания Winsun прославилась во всем мире строительством десяти зданий, напечатанных на 3D-принтере, всего за один день. На самом деле все оказалось немного скромнее: маленькие «коробочки» заранее распечатывали блок за блоком, а затем собирали на стройке, без арматуры и коммуникаций, а с остеклением.

Компания использует принтер на основе технологии FDM и инкрементального процесса с использованием цемента, песка и стекловолокна.Эти материалы обеспечивают достаточную прочность стен. 3D-принтер WINSUN имеет портальную конструкцию размером 36х12х6 метров.

D-образная

D-Shape — один из самых необычных вариантов строительной 3D-печати. В устройстве не используется экструдер, расположенный вдоль трех осей, а используется набор из 300 сопел, установленных на подвижной платформе. Размеры платформы принтера в текущей версии — 6х6 метров.

Технология D-Shape напоминает струйную печать; набор насадок используется для нанесения вяжущего на слои песка.

CyBe Construction

CyBe Construction — компания из Нидерландов, использующая 3D-печать при строительстве домов «под ключ». CyBe производит строительные материалы и две модели строительных 3D-принтеров.

Эти большие промышленные устройства требуют участия двух операторов, однако они способны очень быстро печатать большие здания.Например, в 2017 году в Дубае компания напечатала лабораторию площадью 168 квадратных метров всего за три недели.

BatiPrint

Университет Нанта, Франция, в сотрудничестве с Лабораторией цифровых наук Нанта (LS2N), работает над проектом 3D-печатного дома, известного как Yhnova.

В проекте будет использоваться методика Batiprint3D, разработанная университетом — 3D-печать «изнутри».Печать полиуретановой опалубки осуществляется послойным напылением материала, аналогичного крепежной пене, после застывания которой заливается бетоном.

Проект Yhnova — это строительство пятикомнатного социального жилья с арочными стенами и закругленными углами. Роботизированная рука Batiprint3D может печатать конструкции высотой до 7 метров, а площадь планируемого дома составляет 95 квадратных метров.

WASP

Итальянский производитель WASP создал крупнейший на сегодняшний день строительный 3D-принтер.Этот дельта-бот высотой 12 метров и шириной 7 метров имеет регулируемые рычаги длиной до 6 метров.

Использование принтера BigDelta направлено на устранение жилищного кризиса за счет создания более дешевых домов, что особенно важно для развивающихся стран.

Проект BigDelta — строительная 3D-печать с использованием натуральных материалов. В качестве «расходных материалов» в проекте используются прессованная солома и земля.

Заключение

Строительство 3D-печать — одно из самых перспективных направлений в строительстве в целом.Его применение приводит к коммерческой выгоде за счет меньшего количества необходимого персонала и более низких материальных затрат; социальные льготы — благодаря возможности быстро построить недорогое жилье для бедных и пострадавших от стихийных бедствий; бонусы репутации — более экологичное строительство с меньшим расходом энергии и отходами.

Свяжитесь с Top 3D Shop для приобретения строительного оборудования для 3D-печати и рациональной интеграции аддитивных технологий в ваш бизнес-процесс, наши менеджеры и инженеры дадут вам исчерпывающие консультации по использованию оборудования, предложат сценарии применения, составят проектную документацию для доставки и оказания квалифицированного обслуживания.

3D-печать для строительства и архитектуры: The Ultimate Guide 2021

Мы много говорили о преимуществах, которые аддитивное производство приносит в строительную отрасль. 3D-печать открывает новые возможности для дизайна, снижает затраты и позволяет создавать экологически чистые строительные проекты с низким воздействием на окружающую среду. Раньше мы говорили о теории, а теперь перейдем к тому, как преимущества AM применяются в реальности!

Мы уже рассказывали вам о переезде семьи в дом с 3D-печатью во Франции и о многих проектах домов с 3D-печатью.В других примерах из реальной жизни мы познакомим вас с некоторыми потрясающими проектами из Нидерландов, с офисами 3D-печати в Дубае, с первым в истории мостом, напечатанным на 3D-принтере. Как насчет изготовления дома за один день? Является ли это возможным? Давайте посмотрим, как далеко продвинулись 3D-технологии в строительной отрасли.

Построить дом за 24 часа?

Почему бы и нет! Apis Cor — российская компания, специализирующаяся на 3D-принтерах, которые могут создать контур дома всего за 24 часа. Кроме того, машины могут работать и зимой, их просто нужно накрыть.3D-принтеры можно легко доставить на строительную площадку, и уже через 30 минут он будет готов к строительству вашего будущего дома! Бетон — это специальная смесь, которая быстро затвердевает, что позволяет принтеру работать быстро. Компания также хотела продемонстрировать, что форма зданий не обязательно должна быть квадратной, мы можем открывать архитектуру для принятия новых форм. С помощью подобных экспериментов мы видим, что аддитивное производство может стать серьезным решением жилищного кризиса в ближайшие годы.

3D-печать новой жизни

New Story — это некоммерческая организация, миссией которой является создание домов для самых бедных.Они построили 850 домов по всему миру за 3 года, но знали, что им нужно работать быстрее. Бретт Хаглер, генеральный директор и соучредитель New Story, увидел потенциал аддитивного производства. Они разработали новые конструкции и конструктивные решения, значительно улучшив процесс строительства и снизив затраты. Благодаря 3D-печати они смогли изготовить 100 домов с контурной обработкой всего за 8 месяцев. Это более 12 домов в месяц, а для организации это означает, что 12 семей наконец получили дома.

New Story смогла достичь многого благодаря сотрудничеству с Icon, который разработал мобильный 3D-принтер Vulcan. Машину легко перевезти в развивающиеся страны и она может работать даже без электричества. Принтер способен построить дом площадью от 600 до 800 квадратных футов (55-75 квадратных метров) всего за 24 часа. Благодаря 3D-технологиям стоимость установлена ​​всего в 4 000 $. Это действительно может изменить будущее жилья и борьбы с бездомностью.

https: // www.artsy.net/article/artsy-editorial-inside-race-perfect-3d-printed

Инновационная форма офисов: здания офисов будущего

3D-печать приносит новые формы в строительство. Благодаря аддитивному производству архитекторы больше не ограничиваются абстрактными формами офисного здания, и новые офисы Дубая доказали это. Они изготовили новые футуристические конструкции, собранные всего за 17 дней 17 профессионалами. Они оснащены энергосберегающими устройствами, что очень экономично.Но также использование 3D-печати для строительства уже снизило затраты на рабочую силу на 50%! Использование аддитивного производства позволило значительно снизить затраты и было намного быстрее, чем традиционный процесс строительства.

https://inhabitat.com/dubai-debuts-worlds-first-fully-3d-printed-building/

Потрясающий фасад в морском стиле

В 2016 году Нидерланды председательствовали в Совете Европейский Союз, и чтобы отметить такое важное лидерство, было построено новое помещение для встреч политиков.Это было не обычное скучное здание. Получив новую свободу дизайна благодаря 3D-печати, архитекторы построили экстравагантный фасад, очень напоминающий парус, натянутый над зданием.

Прорези, похожие на занавески, открывают голубые скамейки, которые были трехмерно смоделированы геометрически и изготовлены на месте с помощью строительного трехмерного принтера. Эта инновационная структура изготовлена ​​из биопластика, который был разработан специально для этого случая. Когда председательство Нидерландов в ЕС подошло к концу, здание было разобрано, а биопластик был переработан для повторного использования в будущих проектах 3D-печати, что способствует и доказывает, что строительная отрасль может иметь низкое воздействие на окружающую среду благодаря 3D-технологиям.

https://www.detail-online.com/blog-article/3d-printed-europe-building-by-dus-architects-26804/

3D-печатные мосты

Аддитивное производство в строительной отрасли — это не только о зданиях. Применение 3D-печати также может быть очень полезным для изготовления мостовидных протезов. Благодаря способности создавать действительно сложные конструкции, а также создавать прочные, прочные конструкции. На самом деле мы только что писали о самом длинном в мире 3D-печатном мосте, напечатанном недавно в Китае!

Но это был не первый пешеходный мост в истории.Пионерами в области 3D-печати мостов были Нидерланды. Рассматриваемая конструкция была построена для велосипедистов. Он может выдержать вес 40 грузовиков и благодаря аддитивному производству является устойчивым! Нидерланды, кажется, действительно видят потенциал 3D-технологий, поскольку следующий проект также будет голландским.

Этот мост ожил благодаря 3D-технологиям и был разработан MX3D. Компания разработала специальный робот-манипулятор, способный выполнять 3D-печать со сталью. Эта впечатляющая конструкция имеет абстрактный и био-вдохновленный дизайн, а мост в основном строится сам собой благодаря программному обеспечению 3D, разработанному инженерами.

3D-печать домов с рисом?

Аддитивное производство — отличный способ воплотить в жизнь более экологичную архитектуру. Компания Wasp, итальянский производитель 3D-принтеров, разработала проект Gaia. Они производят здания контурной формы практически без отходов материала. Используемый материал — сырая земля и рисовые отходы, которых у нас много. Структура стен обеспечивает теплоизоляцию и естественную вентиляцию. Этот проект прекрасно демонстрирует, что экологически чистая и полностью функциональная архитектура полностью возможна благодаря 3D-печати.

Бетон 3D-печать

Эйндховен известен своими многочисленными экспериментами по 3D-печати с бетоном. Но знаете ли вы, что в Эйндховене планируется проект 3D-печати бетонных домов? Этот проект начнет печататься на 3D-принтере в Университете Эйндховена с использованием бетонных 3D-принтеров и будет постепенно продвигаться на строительной площадке. Цель здесь состоит в том, чтобы позволить создавать прекрасные архитектурные проекты, учитывая при этом некоторые аспекты устойчивости, избегая отходов материалов и выбросов CO2.

Строительная 3D-печать

Мы твердо верим, что 3D-печать в строительстве произведет революцию в строительной отрасли благодаря своей способности ускорить индустриализацию строительного процесса. Цель строительства большего количества зданий за более короткий промежуток времени и с меньшими затратами — вот что подпитывает наше желание сделать эту технологию коммерчески успешной.

Добавляя более интеллектуальный дизайн и оптимизированное использование материалов, 3D строительная печать также может проложить путь к созданию искусственной среды с большей экологичностью.

Быстрый, безопасный и гибкий подход к печати зданий

Строительный 3D-принтер можно использовать для создания бетонных конструкций быстрым и экономичным способом и со значительной степенью гибкости проектирования — без необходимости в опалубке. Это делает процедуру идеальной альтернативой кирпичному строительству.

BOD2, единственный строительный 3D-принтер 2-го поколения

Эта инновационная технология может сделать ваши строительные проекты более эффективными.Узнайте больше о BOD2 у нас или просто свяжитесь с нами напрямую.

COBOD Строительный принтер

3D Construction Printing позволяет экономить время и деньги.
Узнайте, как работает строительный 3D-принтер COBOD и почему эта система может помочь вам в повседневной жизни.

Скорость печати

  • Максимальная скорость 1 метр / секунду.
  • Мы печатаем со скоростью 25 см / с из соображений безопасности и для того, чтобы и дальше включать ручные операции в процесс печати. BOD2 занимает ок. 5 минут на завершение 1 м² полой стены.

Полиграфические материалы

Любой раствор или бетон местного производства для печати на 3D-принтере

Техника безопасности

  • Сертификат CE и безопасность
  • Кабели и направляющие из оцинкованной стали с сертификатом IP67
  • Камера для наблюдения за процессом печати и результатами

Тангенциальное управление

Это позволяет печатать очень гладкие поверхности — если это необходимо.Также возможно создание грубых поверхностей в качестве стилистического элемента или упрощения процедуры оштукатуривания.

Любопытно?

Свяжитесь с нашими экспертами и получите ответы на все вопросы — лично и с учетом ваших индивидуальных потребностей.

Здание BOD

Идея этого проекта заключалась в том, чтобы продемонстрировать, как технологию 3D-печати можно применить в традиционной строительной отрасли в Европе.

Идея этого проекта возникла в результате участия COBOD в финансируемом правительством Дании проекте под названием «3D Construction Printing», в рамках которого COBOD посетил более 35 проектов 3D-печати строительных материалов по всему миру.Для них стало очевидно, что Европа отстает, и они взяли на себя задачу стать первой компанией в Европе, которая напечатала на 3D-принтере здание, которое могло бы соответствовать строгим европейским строительным нормам.

Мы готовы к будущему и для вас

Присоединяйтесь к нам сегодня в будущем и реализуйте сложные здания самым простым способом. Строительный принтер BOD2 2-го поколения.

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.