Как выглядит первый в европе полностью напечатанный на 3d-принтере дом

Примеры напечатанных зданий

Строительство с применением 3Д принтеров постепенно становится всё более популярным. В мире есть большое количество компаний, производящих такие промышленные устройство. Далее будет рассказано об наиболее известных домах, созданных таким образом.

Дом, похожий на замок

Ярославское предприятие АМТ «Спецавиа» при помощи 3Д печати создало дом для охранников Екатеринбургского цементного завода. Оно напоминает замок Winterfell из сериала «Игра престолов». Дом имеет площадь 165 кв. метров. Он был создан в 2015 году.

Часть здания была построена с помощью принтера, расположенного на площадке. Некоторые строительные узлы были напечатаны отдельно, а затем привезены и установлены на своё место.

Дом, похожий на замокИсточник vektorus.ru

Здание в Ступино

Иркутская компания Apis Cor строит с помощью трёхмерного принтера, установленного на поворотной башне с телескопическим держателем. Такая конструкция позволяет создавать дома, имеющие сложную форму. Дом в Ступино был создан для демонстрационных целей. Компания выполняла строительные работы в Дубае, построив дом аналогичной конфигурации площадью 540 кв. метров. На возведение постройки потребовалось 500 часов.

Дом, построенный в Ступино компанией Apis Cor при помощи 3Д печатиИсточник vektorus.ru

Дома для населения

3Д строительство активно применяется для создания для малоимущих слоёв населения. Больших успехов в этой сфере добилась китайская фирма Winsun. В 2014 году компания создала 10 домов за 10 суток. Они имели площадь, равную 200 кв. метров каждый и были сделаны из экологических материалов. Конструкция домов получилась примитивной, но их можно было использовать в качестве жилья. Стоимость каждого из них составляла 4800 долларов.

В 2015 году компания выстроили особняк площадью 1100 кв. метров. Сначала были напечатаны отдельные блоки, потом с их помощью было построено здание. Затраты стройматериалов были в три раза меньше, чем при выполнении строительства обычным образом.

Социальный дом, созданный компанией WinsunИсточник vektorus.ru

Строительство в Дубае

Клиенты из Объединённых Арабских Эмиратов воспользовались услугами голландской компании CyBe Construction, для массового строительства домов с применением 3Д принтера. В 2019 году они планировали, чтобы четверть вновь построенных до 2025 домов была сделана с помощью рассматриваемой технологии.

Скорость работы строительного принтера этой компании составляет 60 см в секунду. С такой быстротой, например, было построено офисное здание в Дубаи. При этом все несущие конструкции создаются в течение одного часа. Принтер также позволяет сделать полы и опалубку.

Дом, построенный CyBe ConstructionИсточник vektorus.ru

Дома, построены по оригинальной технологии

Фирма D-Shape использует оригинальную технологию строительства. Производственный процесс построен на основе стереолитографии. При этом применяется сухой состав, который уплотняют, а затем обрабатывают отвердителем. Стены, сделанные таким образом, по внешнему виду напоминают мрамор. По прочности и долговечности они превосходят железобетон.

При использовании такого способа для затвердения требуется 24 часа. С 2012 года эта компания объявила, что готова строить двухэтажные дома, с лестницами, крышами, колоннами и трубами для коммуникаций. Компания считает своей задач строительство домов оригинальной формы, имеющих достаточную прочность, чтобы не бояться ураганов и землетрясений.

Yhnova House

В Нанте в 2017 году был распечатан дом Yhnova House. В нём имеется 5 комнат, имеющих общую площадь 95 кв. метров. Здание имеет высокую энергоэффективность. В качестве манипулятора была использована рука робота, точность движении которого обеспечивалась с помощью лазера. При постройке не применялись леса. Это здание было создано в рамках социального проекта. 

Жилой дом Yhnova HouseИсточник vektorus.ru

Как уменьшить оплывание цементной смеси

Несомненно строительный 3d принтер предназначен для того, чтобы увеличить производительность работы, которая будет зависеть от скорости его печати, которая в свою очередь будет зависеть от скорости застывания бетона. Но нельзя бесконечно усиливать действие добавки-ускорителя, так как возникает опасность ухудшения качества изделия.

Для уменьшения оплывания можно уменьшить вес бетонной массы, вводя в смесь диатомитовые шарики, используя вместо кварцевого горный песок или молотый керамзит. Также можно уменьшить толщину наносимого слоя.

Для увеличения прочности бетона (как при изготовлении ваз) желательно использовать золу и произвести армирование смеси введением полиэфирной фибры, базальтового или стекловолокна. Для уменьшения потерь водной составляющей (поскольку изделие не изолируется от окружающей среды) необходимо в состав смеси вводить эфиры целлюлозы.

Подводя итог, можно сказать, что практически все эти ингредиенты использовались как входящие в состав пластичного бетона при лепке ваз в предыдущих работах.

Для самоделкиных будет наверное интересно попробовать другой способ, имитирующий работу 3d принтера. Это выдавливание бетонной смеси с помощью клеевого пистолета. Скорость и массовость здесь не нужна. Использовать формы и арматуру — это одно, а обойтись без них — совсем другое дело. Этот метод надо будет обязательно проверить в новых работах и рассказать, что из этого получилось.

Всем успехов в вашем творчестве и до новых встреч на страницах kamsaddeco.com.

Видео — Строительный 3-d принтер

Плюсы и минусы применения 3D-принтера в строительстве

Преимущества новой технологии привлекают современных застройщиков. Если есть необходимость в короткие сроки и с минимальными затратами построить комплект объектов, принтер просто необходим. Затраты сокращаются за счёт сокращения рабочих мест, ведь для этого большого 3D принтера требуется всего один оператор и водитель с бетономешалкой.

Еще один плюс: практически исключена вероятность строительного брака. Человеческий фактор исключен, всем процессом руководит компьютерная программа, а оператор по факту лишь включает и выключает устройство

И, наконец, несомненным преимуществом является существенное сокращение сроков строительства. Работы на 3D принтере могут вестись круглосуточно, ему не требуется специальное освещение или выходные дни.

Прежде чем вы озадачитесь покупкой строительной машины, обратите внимание и на её недостатки:

• для строительства невозможно использовать вибробетон, требуются смеси с высокой скоростью схватывания и затвердения;
• пока не разработана четкая методика армирования конструкций;
• нет возможности удалять воздух методом виброобработки, могут образовываться полости с воздухом, что снижает прочность конструкции;
• работать 3D принтером можно только при положительной температуре в сухую погоду.

Есть ограничение проектов по высоте – не более четырех этажей

Apis Cor, Америка

В прошедшем году реализован проект в Подмосковье — городе Ступино, над которыми работало шесть компаний России и штатовский стартап Apis Cor. Основал ее Никита Чен-Юн-Тай – уроженец России и разработчик данного оборудования.

Чтобы напечатать внутренние перегородки, несущие стены и ограждения, потребовались сутки. Извлекали принтер, используя кран -манипулятор. Слои наращивали, применив аддитивную технологию. В практике России этот дом впервые не собирали из напечатанных деталей, а создавали как целостную конструкцию.

Видео:

Видео: 3Д принтер строительный

Дом по форме достаточно сложный. Выбрали его таковым, чтобы можно было показать возможности инновационного устройства. К этому добавим, что строили его в наиболее холодные месяцы, когда температура опускалась ниже 30 градусов, хотя использовать смесь бетона допускается при нижнем пределе +5 по Цельсию.

Принтер, который помог реализовать проект, по конструкции напоминает небольшой башенный кран, имеющий возможность внутренней и внешней печати здания.

Обошлось отпечатанное здание «под ключ» в 593568 рублей, т.е. стоимость одного метра квадратного составила 16 тысяч рублей. И это при том, что форма сооружения сложная. При простой, например, прямоугольной конфигурации, цена могла бы быть тринадцать тысяч рублей.

Преимущества конструкции:

• Подача и смешивание автоматические;
• Быстрая настройка – до 30 минут. Не требуется готовить площадку. Мусор после приготовления на строительной площадке не остается, поскольку производство является безотходным;
• Широкий выбор конфигурации стен и их толщины
• Прослойка воздуха, образующаяся в камерах стен, позволяет лучше сохранять тепло;
• Погода не оказывает влияния на постройки благодаря специальным материалам, добавляемым в смесь;
• Ниже намного стоимость в сравнении с бетонными аналогами, изготавливаемыми по классической технологи;
• Возможность уплотнения желаемым материалом.

Технические параметры:

• свое обеспечение программное;
• обслуживается 2 работниками;
• площадь — 132 м2;
• используемый материал –геополимер или фибробетон;
• размеры – 4х1,6х1,5 метра;
• все принтера- 2000 кг;
• энергопотребление-8кВт/ч;
• высота, на которую происходит подъем, — 3100 мм;
• суточная производительность в м2 – 100;
• скорость рабочая и холостого хода в минуту– до 10 и 20 мм;
• позиционирование и повтор – соответственно ±0,5 мм и 0,1-0,2мм;
• по всем осям (X, Y, Z) — сервопривод;
• по Х и Y направляющие – профильные прецизионные;
• точность по Z – 0,1-0,2 мм;
• стабилизация горизонтальная автоматическая – инклинометр высокой точности 0.0001 градус;
• выключатели – бесконтактные по всем осям;
• пространственное расположение головки печатающей отслеживается дальномером лазерным и гироскопом;
• пространственная стабилизация – регулятор ПИД.

Что можно сделать с помощью 3D-принтера?

Одно из преимуществ 3D-печати – это возможность конструировать что угодно. От зажимов до держателей для туалетной бумаги – разнообразие изделий, которые вы можете производить, безгранично. Вот некоторые из наиболее распространенных предметов для заработка с помощью 3D-печати:

• Фишки и кубики для игры
• Домашний декор
• Ювелирные украшения
• Статуэтки или фигурки
• Зажимы для пакетов
• Брелоки
• Аксессуары для устройств
• Вазы и горшки для цветов
• Расчески
• Открывалки для бутылок
• Держатели визиток
• Подстаканники
• Слайдер для камеры
• Мерные ложки
• Лотки для бумаги
• Отвертки или другие основные инструменты
• Кувшины или бутылки для воды

Лучшие 3D-принтеры для начинающих

Если вы только начинаете работать с 3D-печатью, вариантов может быть много. Существуют тысячи вариантов, каждый со своими уникальными функциями, которые вы, возможно, еще не полностью понимаете. Мы собрали несколько лучших вариантов для новичков в 3D-печати.

XYZprinting da Vinci Nano (310 долларов)

Da Vinci Nano предлагает большую гибкость для новичков в 3D-печати. Он портативный, легкий и поставляется с предварительно собранным удобным программным обеспечением, совместимым как с устройствами Windows, так и с Mac.

Закрытая камера и холодный рабочий стол обеспечивают безопасность эксплуатации, а управление с помощью мобильного приложения поможет в процессе создания моделей и сделает его более увлекательным.

Da Vinci Nano прекрасно подходит как для домашнего использования, так и для начинающих предпринимателей в сфере 3D-печати.

Flying Bear Ghost 5 (390 долларов)

Этот 3D-принтер обеспечивает стабильность, скорость и качество готовых изделий. Даже быстрая печать не приводит к ухудшению качества. Так как этот принтер нацелен на домашнее использование и начальный уровень пользователей, он имеет небольшое рабочее пространство.

Принтер оснащен 3,5 дюймовым сенсорным экраном и модулем Wi-Fi позволяющим печатать удалённо с ПК. Он также имеет систему продолжения печати в случае отключения электричества. После возобновления подачи электроэнергии принтер продолжить печать.

Anycubic 4Max Pro (750 долларов)

Если вы хотите сделать еще один шаг вперед, Anycubic 4Max Pro – хороший вариант для тех, кому нужен отличный функционал. Он имеет полностью закрытую камеру, обеспечивая безопасность вашего окружения. Печатает не только PLA, но и легко справляется с ABS, Flex и нейлоном. Хорошо подходит для начинающих.

Он отлично справляется со своими задачами и подходит как профессиональным дизайнерам, так и любителям, приобретающим принтер для домашнего использования.

Устройства из Нидерландов

Строительный манипулятор 3D ProTo R 3Dp создан в Нидерландах.

Видео:

Видео: 3Д принтер строительный

Видео: 3Д принтер строительный

Цемент выталкивается прототипом устройства со скоростью двести миллиметров в секунду. Диаметр его 6,3 м, а головки печатающей -30 мм. Цементные слои по толщине равны 30мм. Если использовать не одну головку экструзионную, а несколько, то скорость можно довести до 4 тысяч мм/сек.

Ведь в одну системы объединены все этапы — от проектирования до производства.

Рекомендуем:

• Возможности, типы, особенности 3Д-принтеров
• Origami 4Moms — роботизированная коляска: обзор, где купить, цена
• Обзор умных часов Garmin

Интересно не только само устройство, но и применяемый для 3Д принтера материал CyBe MORTAR. Он является бетонным раствором, который разрабатывала этаж е компания и ее партнеры. Состав держат в строгом секрете.

Углекислого газа, как утверждают разработчики, в окружающее пространство выбрасывается намного меньше, чем при традиционном способе, на 32%. Чистый с точки зрения экологии материал, помимо этого, полностью пригоден для переработки.

Принтер предназначен для опалубки, стен, полов и пр.

Показатели:

• Обеспечение программное – CyBe CHYSEL и CyBe ARTISAN;
• Специальный материал — CyBe MORTAR;
• Скорость — 200 мм/с;
• Диапазон – до 2750мм;
• Бетона на метр площади (толщина 40 мм) — 1,5 кг;
• Число осей – 6;
• Вид сети – локальная.

Помимо этого, у него имеется поддержка образовательная и сервисная, в том числе удаленная, и сертификат. Для загрузки составляющих и контролирования процесса достаточно два человека.

Последние мысли о заработке на 3D-принтере

Зарабатывать деньги с помощью 3D-печати проще, чем вы думаете. Есть много разных способов монетизировать свой принтер, некоторые из которых проще, чем другие. От создания изделий для продажи в Интернете, и заканчивая сдачей в аренду самого принтера, запуском службы 3D-печати и даже обучением других методам 3D-печати – самое лучшее время для заработка на 3D-принтере. Лучше всего то, что зарабатывать на 3D-печати может любой желающий в любом возрасте (включая подростков!).

Вам нужно будет потратить некоторое время на то, чтобы научиться работать, проектировать и создавать 3D-печатные изделия, но как только у вас появятся знания, с помощью своих навыков вы сможете создать значительный доход!

Печать домов на 3D-принтере

Необычный дом был построен компанией Saint-Gobain Weber Beamix недалеко от голландского города Эйндховен. По словам главы компании Баса Хьюисманса (Bas Huysmans), это напечатанное на 3D-принтере жилище отличается от всех остальных тем, что на 100% разрешен властями и уже сдан в аренду. Строительство должно было завершиться еще в 2019 году, однако компания заметила проблемы в структуре стен, из-за чего событие было отложено на неопределенный срок. Но теперь дом полностью готов в жилью и пустовал он недолго.

Важно отметить, что напечатанные на 3D-принтере жилые дома есть и в России. На фотографии показано жилище, напечатанное в 2017 году на территории Ярославля. Жилье арендовала супружеская пара, состоящая из 67-летнего Харри Деккерса и 70-летней Элизы Лутц

Вместо ключа от входной двери они получили доступ к мобильному приложению, который позволяет войти в дом нажатием всего лишь одной кнопки. По словам Харри Деккерса, жилище чем-то напоминает бункер и внутри он чувствует себя в полной безопасности. На фотографиях ниже вы можете увидеть первых жителей дома на фоне весьма аккуратного интерьера — кажется, жаловаться им не на что

Жилье арендовала супружеская пара, состоящая из 67-летнего Харри Деккерса и 70-летней Элизы Лутц. Вместо ключа от входной двери они получили доступ к мобильному приложению, который позволяет войти в дом нажатием всего лишь одной кнопки. По словам Харри Деккерса, жилище чем-то напоминает бункер и внутри он чувствует себя в полной безопасности. На фотографиях ниже вы можете увидеть первых жителей дома на фоне весьма аккуратного интерьера — кажется, жаловаться им не на что.

Харри Деккерс и Элиза Лутц в своем новом доме

Какая бывает 3D-печать?

Существует несколько типов 3D-печати, которые используют различные технологии:

• • Экструзия. Использует технологию Моделирования методом наплавления или Робокастинг. Во время печати можно использовать разные материалы и цвета в обоих случаях. В первом случае материал просто застывает при охлаждении. Во втором же случае материал мгновенно принимает форму.
  • Фотополимеризация. Данная технология работает на Лазерной стереолитографии (SLA, SLA-DLP, SLA-LCD). К сожалению, во всех случаях невозможна ни печать несколькими материалами одновременно, ни цветная печать. По сути используется ультрафиолетовый лазер с различными под технологиями DLP и LCD.
  • Формирование слоя на выровненном слое порошка. В данном типе используются несколько технологий печати: Электронно-лучевая плавка, Селективное лазерное спекание, Прямое лазерное спекание и Выборочное тепловое спекание. Тут тоже невозможны печати несколькими материалами одновременно и цветная печать. В основном тут используется плавление металлического порошка под действием лазера.

Подача проволочного материала. Этот тип использует технологию электронно-лучевого производства изделий свободной формы. Тут возможна печать несколькими материалами одновременно, а также доступна цветная печать. Технология использует электронное излучение для нагрева проволочного материала и его дальнейшего формирования.

Ламинирование. Изготовление объектов с использованием ламинирования. Возможна цветная печать. По сути все детали создаются на основе большого количества слоев рабочего материала, после чего сама деталь вырезается с помощью лазера.

Нагревание бетонной смеси в 3d принтере

Такой способ называется экструдивным. Небольшой 3d принтер, который использует пластик, имеет в своей головке еще и нагреватель. Он размягчает (расплавляет) твердый пластиковый стержень, подаваемый на печатающую головку принтера. Далее на поверхности изготавливаемой детали он прилипает к предыдущему слою и застывает. И так слой за слоем.

Нагревание можно использовать и при выдавливании бетонной смеси или нагревать током выдавленный бетон, в состав которого входит токопроводящий графитовый порошок. Это позволяет сократить время застывания (схватывания), но при этом снижаются характеристики прочности бетона. При температуре ниже 10 гр.С увеличивается время схватывания и стекание смеси с поверхности.

Но обычно используют добавки, ускоряющие твердение бетона. В продаже их огромное количество, но надо выбирать те, которые используются для торкрет-бетона. Это позволит избежать стекание нанесенного слоя, так как застывание бетона происходит за несколько минут. Качественные и безопасные ускорители твердения получают на основе бесщелочных неорганических соединений — сульфатов и гидроксидов алюминия.

Из импортных можно назвать такие, как MEYCOSA, Delvo Grete (BASF), Sigunit (Sika), Mapequick (Mapei), MCBauchemie,

из отечественных — Реламикс Торкрет (Полипласт), Центрамент Рапид 640 и 650 (Эм-Си Баухеми), Т-Хим (Химмодификатор). Диапазон использования добавки — 2-8% от веса цемента.

Также можно вместо обычного портландцемента  применить глиноземистый цемент, который даже без добавок значительно быстрее застывает и позволяет получить более прочную конструкцию. При этом он значительно дороже: 1 кг стоит от 20 до 35 руб.

Про ускорители твердения бетона уже упоминалось в статьях по изготовлению ваз для цветов и фонтана (см. тут и тут). Но при этом такая высокая скорость застывания бетона была не нужна, поэтому и использовался обычный недорогой ускоритель.

Примеры домов, построенных с применением 3D-печати

Ещё раз, давайте полюбуемся на причудливые строения, созданные искусственным интеллектом. Вполне вероятно, что подобные строения прочно войдут в нашу жизнь. А также посмотрим, как работают самые трудолюбивые каменщики в мире.

1 из 8

А если у вас идеи, как можно использовать 3D-печать в строительстве, расскажите об этом другим читателям нашего онлайн журнала Homius.ru.

Watch this video on YouTube

Предыдущая Новинки рынкаИзысканно и шикарно: как использовать обожженное дерево в интерьере
Следующая Новинки рынкаКрепче стали: почему выгодно использовать стеклопластиковую арматуру вместо традиционной

Технология строительства дома с помощью Зд-принтера

Использовать 3д-принтер для строительства домов пытались одновременно учёные из Великобритании, США и Китая. Основной проблемой, которая мешала печатать жилые конструкции, было отсутствие подходящего материала. Для 3d-печати вещей обычно используется пластик. Однако для строительства зданий он не подходит — это не морозостойкий и не звукопоглощающий материал.

Несколько лет назад учёные из этих стран разработали особый цементный состав. Он позволяет получать изделия любых форм: прямые, изогнутые, рельефные, выпуклые, кубические. Такой цемент сделал возможной печать деталей для настоящих домов. Сейчас в качестве материала для печати используются смеси цемента с измельчённым строительным мусором, стекловолокном, целлюлозой и полимерной фиброй.

Строительная 3d-печать состоит из следующих этапов:

1. Разработка 3d-модели будущего здания в компьютерной программе.
2. Разделение модели на слои в поперечном сечении.
3. Печать моделей на специальном принтере. Аппарат послойно наносит цементный состав, формируя объёмную деталь.
4. Застывание напечатанных деталей.

После застывания модули готовы к использованию. Здания из напечатанных частей собирают на месте строительства про принципу конструктора. Современные принтеры позволяют изготавливать любые части домов (коробки, несущие конструкции, арки, цилиндры) с заранее предусмотренными технологическими отверстиями. Это значительно упрощает сборку конструкций.

3d-принтеры послойно наносят цементный состав, в итоге получая готовый строительный модуль

Впрочем, на этом развитие технологий не останавливается. В ближайшее время в продаже появятся принтеры, позволяющие печатать не отдельные детали, а здания целиком, включая проводку и даже сантехнику. 3D-печать в сфере строительства находится на самом начальном этапе развития и ближайшее время удивит мир новыми возможностями.

Преимущества и недостатки такого строительства

Отрасль печати жилых домов очень новая и инновационная. Любой производитель является исследователем и первооткрывателем. По этой причине может быть непонятно, какие плюсы и минусы есть у отрасли. Среди преимуществ 3d-печати домов можно назвать:

1. Высокую скорость строительства.
2. Напечатанные детали прочные, морозоустойчивые, хорошо переносят воздействие влаги. Фактические они не уступают деталям из стандартных строительных материалов.
3. Принтер работает в течение 24 часов, при этом не требует контроля во время печати (только на стадии запуска).
4. Современные принтеры производят не только коробки зданий и несущие конструкции, но даже перегородки, лестницы, скамейки, беседки, башни.
5. При разработке 3d-модели на компьютере детали строения многократно оптимизируются.
6. Сборка дома из готовых модулей значительно проще традиционного строительства.
7. Существенная экономия средств и трудозатрат. Средняя стоимость напечатанного дома находится на уровне 20 000 долларов (1 300 000 рублей), что примерно в 2 раза меньше кирпичного аналога.

Недостатки:

1. Высокая стоимость оборудования. Эта слабая сторона компенсируется быстрой работой оборудования и быстрой окупаемостью.
2. Невозможность напечатать кровлю. Крыши у напечатанных домов в настоящее время выполняются из традиционных кровельных материалов.
3. Недостаточная распространённость на российском рынке. Компании, работающие в сфере 3d-печати зданий, являются первопроходцами. Свою работу они строят методом проб и ошибок. Хотя в целом положительный опыт доминирует над отрицательным.

Таким образом, преимуществ у нового способа строительства значительно больше, чем недостатков. А с учётом активного развития этой отрасли, можно с уверенностью сказать, что большинство минусов уже в ближайшее время будут ликвидированы.

В России уже есть дома, построенные с помощью 3d-принтера — в Ярославской и Московской областях

«Дом Лотоса» — 60 кв.м

В 2018 в Китае создали солнечный «Дом Лотоса» площадью 60 кв. м. Его спроектировали студенты Вашингтонского университета в рамках конкурса Solar Decathlon China 2018. Задачей участников было создать экологичное здание, которое будет работать от альтернативных источников энергии. Студенческая команда пошла дальше и решила, что даже сам процесс строительства должен быть безотходным и углеродно-нейтральным.

Само здание только частично создано с помощью 3D-принтера. На нем инженеры изготовили формы для отливки бетонных стен. Преимущество такого подхода в том, что напечатанные конструкции можно использовать не менее ста раз. При обычном строительстве используют деревянные формы, которые изнашиваются уже после двух отливок.

Само здание было выполнено в форме лотоса — проектировщики заявили, что в дизайне они хотели подчеркнуть красоту и деликатность китайской культуры.

Фото: Liam Otten / Archinect