Короткий опис:

Будинок, надрукований на 3d-принтері за доступною ціною

Що таке 3D-принтер.

Новий будинок, роздрукованій на 3D-принтері, обійдеться в $ 4 тис

Щоночі в цілому близько мільярда осіб по всьому світу проводить без надійного даху над головою. Однак пара компаній, що працюють над вирішенням цієї проблеми, розраховують, що їх модель 3D-друку одноповерхових будинків може дати таким людям не просто гідний нічліг, а й в цілому прекрасне місце для життя.

Близько мільярда людей на планеті до сих пір не мають скільки-небудь схожого на нормальний будинок житла. Американські компанії ICON і New Story сподіваються виправити цю ситуацію. Вони навчилися створювати будинки на 3D-принтері з місцевих будівельних матеріалів. Роздрукований будинок площею від 55 до 75 кв. м коштує близько 4 тисяч доларів, а його спорудження займає всього один день.

В техаському місті Остін компанією ICON був сконструйований перший промисловий принтер для тривимірної друку, який отримав назву «Вулкан». Важливими характеристиками принтера вважають його здатність працювати в регіонах з нестійкою напругою в мережі і дефіцитом води. Почати його комерційну експлуатацію передбачається у сільських районах Сальвадора і Гаїті.

Джейсон Баллард, один з власників ICON, вважає, що будинки, які вони збираються будувати, перевершують свої традиційні аналоги в рази. По-перше, теплові втрати зведені до мінімуму завдяки монолітним стінам будинку, по-друге, самі стіни досить теплоємкісні, по-третє, такі будинки довговічні і стійкі. Їх спорудження займає мало часу, будівельні відходи практично зведені до нуля, а дизайн будиночків може бути найрізноманітнішим

Нова технологія може здійснити прорив, зробивши житло доступним для різних верств суспільства. 3D-друковані будинки будуть не менш довговічні, ніж зроблені з цегли або бетону, обіцяють розробники. Простота їх конструкції зведе до мінімуму витрати на утримання і технічне обслуговування.

New Story займається будівництвом будівель з місцевих матеріалів, і розчин для «3D-будинку» теж зроблений з того, що буквально лежить під ногами. Важливою соціальною функцією компанія вважає створення робочих місць. І хоча, друковані будинки вимагають менше трудових ресурсів, все ж їх масштабне будівництво створить нові вакансії на місцевому ринку праці. Здійснити будівництво перших 100 будинків планується в Сальвадорі, щоб вже через рік перші сім'ї могли відзначити новосілля. В даний час компанія веде збір коштів для фінансування подальших розробок.

Для облаштування и монтування дверей, і вікон в будівлю потрібна велика кількість людських ресурсів, особливо при глобалізації такого проекту. Компанія залучить до цієї роботи спеціальних роботів і дронів, які могли б виконувати людський роботу.

Інженери Каліфорнійського університету створили 3D-принтер, який здатний перетворити полімерне желе в складні тверді об'єкти за допомогою променів світла. Об'єкти, які він створює, є більш гладкими, більш гнучкими і більш складними ніж ті, які роздруковуються традиційними 3D-принтерами. Replicator може упакувати інший твердий об'єкт всередину тривимірної фігури. Наприклад, принтер може "роздрукувати" ручку навколо металевого стержня викрутки. Більшість існуючих 3D-принтерів друкують пошарово. Навіть ті 3D-принтери, що використовують твердіє фотополімер, також створюють фігуру шар за шаром, хоч і роблять це за допомогою лазера. Це призводить до появи ступінчастих країв, які потребують подальшої обробки вручну. Також послойная друк не дозволяє створювати фігури з гнучких матеріалів. Новий метод позбавлений цих недоліків. Проектор світить на обертову колбу з полімерним желе, створюючи всю фігуру цілком. При цьому не використовується ультрафіолет або лазери. Важливо також зазначити, що процес друку виявляється абсолютно безвідходним. весь невикористаний полімер просто зливається з колби і використовується для подальших моделей. Інженери вже використовували систему для створення самих різних моделей, від зубного протеза до маленької статуетки Мислителя. Розробники впевнені, що завдяки простоті і доступності новий винахід переверне світ 3D-друку.

Будинок на 3D-принтері: що це і скільки коштує

На 3D-принтері вже друкують все. Одна зі свіжих новин - це будинок. Далі - два приклади "будівництва". Бюджетний з бетону і інноваційний "розумний», найтепліший в світі.

Американський стартап ICON і благодійна організація New Story надрукували будинок на тривимірному принтері Vulcan. Для цього їм знадобилося менше доби. Будинок одноповерховий, площа - 60 кв. м. Однак максимум, який може забезпечити принтер, - 80 кв. м.

На цьому 3D-принтері стартап ICON надрукував свій будинок

ICON заявляє, що це перший будинок, у якого фасад повністю надрукований на 3D-принтері. І перший будинок, в якому можна жити відразу після "друку". У компанії відзначили, що їхня технологія відрізняється низькою вартістю. Таке житло обійдеться в 10 тисяч доларів. У майбутньому ціна знизиться до 4 тисяч. Принтер друкує суміш бетону, який укладається в сто ниток, товщиною 2,5 см. З цих ниток і формуються стіни. Будівельники встановлюють вікна, дах, сантехніку, проводять електрику. До речі, дроти можна помістити прямо всередині стін. ICON обіцяє розробити роботів і дронів, які зроблять все додаткові роботи.

“Розумний будинок "на 3D-принтері від українського стартапу PassiveDom

Український винахідник з Маріуполя Максим Гербут створив в США стартап по друку на 3D-принтері цілих житлових будинків. Що примітно, ці будинки не тільки виготовлені за допомогою нових технологій, але і енергонезалежний. Конструкція їх передбачає практично повну незалежність від зовнішніх джерел як тепла, так і води, і електроенергії. Такі будинки друкуються одним цільним блоком, що включає стіни, вікна, підстава. Залежність від зовнішніх джерел енергії знижується за рахунок установки на даху сонячних панелей, а «розумні» системи управління, контролю повітря, фільтрації води створюють додатковий комфорт для проживання. Що дивно «розумні» системи дозволяють управляти будинком зі смартфона. Будинок оснащений автономною системою водопостачання, передбачені баки для питної і технічної води. Питання переробки каналізаційних відходів вирішено завдяки космічним технологіям - існує спеціальний бак, здатний накопичувати всі відходи протягом півроку, потім необхідно очистити. Конструкція будинку при товщині стін в 20 см здатна зберігати таку ж кількість тепла, як і семиметрова цегляна кладка. Все це завдяки практичним експериментам самого винахідника з матеріалом, з якого виготовлені стіни. При виробництві будинку використовується карбон, склопластик і поліуретан. Крім цього будинок оснащений «теплими» вікнами і дверима, тому для його обігріву взимку і охолодження влітку цілком достатньо сонячних панелей, встановлених на даху. Друкуються такі будинки в такий спосіб: схема вже готового будинку вноситься в спеціальну програму на комп'ютері, який підключений до 3D-принтера, він друкує каркас будівлі і стіни. Все це займає близько восьми годин. Після цього шість спеціальних роботів обшивають цей каркас спеціальними панелями зі спіненого поліуретану. Сам будинок важить близько 12 тонн і монолітний каркас міцно притискає його до землі. Будинок площею 36 м2 розрахований на комфортне проживання двох чоловік. Вартість такого будинку в межах шістдесяти п'яти тисяч доларів США. Є можливість надрукувати будинок площею 70 м2 ціна такого будинку буде вже близько дев'яноста семи тисяч доларів США. Крім усього іншого будинок декорований, обставлений меблями і побутовою технікою.

Вітчизняна компанія PassivDom (засновники - Максим і Юлія Гербут) пропонує своїм клієнтам повністю готові до проживання модулі, створені за допомогою 3D-друку з композитного матеріалу, що включає вуглецеве і скловолокно, з дахами, укомплектованими сонячними панелями. Основу для такої конструкції обіцяють надрукувати на принтері за неймовірних 8 годин - це підлога, стіни і стеля. Далі встановлюються вікна, двері, підводяться комунікації і проводиться обробка.

В Україні - "розумний" будинок на 3D-принтері два роки тому надрукував стартап PassiveDom бізнесмена і винахідника Максима Гербутов. Товщина стін - 20 см. Однак завдяки синтетичних матеріалів в їх складі (скловолокно, карбон, поліуретан), це можна порівняти з 7-метровими цегляними стінами. Надрукувати можна стіни, дах і підлогу. Все це займе не більше доби. Площа будинку - близько 35 кв. м. Він мобільний, можна встановити на пляжі або на схилі гір. Ціна стартує від 64 тисяч доларів. Стіни зроблені за принципом вакуумного термоса, тому зберігають тепло. А для обігріву або охолодження досить сонячних панелей, встановлених на даху. Розробник стверджує, що після виключення опалення, будинок охолоне до вуличної температури за ... 300 годин.

“Ми спростували міф, що найбільше будівлі втрачають тепло через вікна. Фасад зробили у вигляді великого вікна. Пакет складається з шести стекол. І він утримує тепло не гірше стін з синтетичних матеріалів ", - сказав в інтерв'ю Максим Гербут.

“Дітище "українського стартапу вже потрапило в книгу рекордів Гіннеса, як найтепліший будинок в світі. Детальніше про те, як влаштований цей "розумний будинок", читайте в одному з наступних оглядів.

У Массачусетському технологічному створили самохідний 3D-принтер для друку будівель

На весь процес зведення такої конструкції у 3D-принтера пішло близько 14 годин. З добре підібраною комбінацією сенсорів система може підлаштовуватися під обставини - світло, погодні умови - і використовувати доступні матеріали для будівництва. У документації навіть є пропозиція про зведення стін з органічної сировини, ціанобактерій - вони можуть адаптуватися до навколишнього середовища, а це відповідає початкової мети команди зводити «біологічні будівлі».

Тривимірна або 3D друк впевнено освоює все нові сфери застосування, і будівництво будинків - не виняток. Ще недавно 3D принтери в будівництві займали невелику нішу в сфері візуалізації об'єктів будівництва, презентаційних макетів будівельних компаній. Але принципи побудови готового виробу пошаровим нанесенням матеріалу розбурхували уми прихильників технічного прогресу. Замінити филамент (спікається в процесі друку пластикову дріт) рідким бетоном - хотілося багатьом.

Процес друкування будинку на 3D принтері

Способи будівництва будинків

Будівництво будинків традиційними методами має на увазі широке використання залізобетонних конструкцій з обов'язковим армуванням. Крім вертикальних колон, сучасні багатоповерхові каркасні монолітні будинки, мають значні за розмірами горизонтальні плити перекриття і похилі сходові отвори. Огороджувальні конструкції, і перегородки, зводяться великоблочним методом.

• До мінусів можна віднести велику кількість ручної праці.
• Плюси - багаторічна практична напрацювання способів будівництва досягла максимально можливої ефективності.

Швидкість потокової заливки бетону, монтаж і демонтаж опалубки, підготовка арматурних конструкцій вийшли на недосяжні ще кілька років тому темпи будівництва і різноманітність архітектурних рішень.

Надрукувати будинок - вже можливо, але це буде одноповерхова будівля в сейсмостійкості зоні, з шорсткими (ребристими) стінами, з матеріалу, що має в своєму складі значну кількість гіпсу. Що допустимо в жарких країнах, але абсолютно неприйнятно в помірних широтах з опадами і морозами. Саме тому, перші практичні досліди з масового зведення малоповерхового індивідуального житла плануються в Еміратах - де багато піску в крокової доступності і сухо. Успіху сприяє і мінімалістичний підхід до оздоблення житла, що диктуються традиційною релігією.

Технологічні складнощі, які виникнуть при використанні 3D принтерів для будівництва будинків обов'язково виникнуть. Без сумнівів, вони будуть оперативно усуватися виробниками обладнання в міру збільшення фактичної кількості будинків надрукованих на 3D принтері.

Приклад надрукованого будинку

Надруковані і побудований будинок на початку технологічного шляху буде являти собою симбіоз підходів - стіни і перегородки, навіть несуть для одноповерхових будинків, вже зараз втілюються в реальності. У міру розвитку технології, так само як і в звичайних 3D принтерах з'являться підтримки для похилих і горизонтальних нависають площин, навчаться обходити і заливати зібраний арматурний каркас. Можливо, з'явиться і автоматична опалубка.

В недалекому майбутньому, розрізнити надрукований будинок і побудований, можна буде лише спираючись на дату зведення, і особливості традиційного будівництва, поки недоступні для тривимірної друку.

Технологічні особливості 3D друку з точки зору будівництва.

Звичайний 3D принтер, виготовляючи виріб, виробляє такі технологічні операції:

• здійснює точне позиціонування друкуючої головки в горизонтальному просторі, переходячи на кожний наступний шар після завершення попереднього;
• розплавляє подається в дозується кількість пластиковий филамент перед укладанням його на підставу або попередній шар;
• охолоджує попередній нанесений шар до необхідних параметрів, щоб знову укладається матеріал не порушив просторову цілісність вже нанесеного;
• має спеціальні сервісні функції, що дозволяють зупиняти і обслуговувати принтер або коригувати в ручному режимі помилки друку вироби.

Будівельні принтери, без особливих складнощів і доробок успадкували від своїх «молодших» братів програмне забезпечення, основне завдання якого, «транслювати» фізичні параметри матеріалу друку в готовий виріб.

Друк будинку на 3D принтері

Тривимірну модель виробу спеціальні програми «слайсери» нарізають на шари. Це ключовий для 3D друку методом пошарового нанесення етап. Одна і та ж тривимірна модель будинку, в залежності від параметром самого принтера і використовуваного матеріалу, нарізається на різному. Варто виділити наступні особливості нарізки і, що задаються принтеру такою програмою, параметрів друку:

• швидкість переміщення робочої головки в моменти подачі матеріалу і без нього;
• особливості нанесення першого і наступних шарів;
• необхідність друку підтримок нависають шарів з негативним ухилом;
• нюанси друку стінок вироби та заповнення межстеночного простору (цей термін має на увазі під стінами саме обмеження зони друку, а не стіни в загальнобудівельних розумінні);
• висоту кожного чергового шару;
• точки технологічного зупинки для обслуговування робочих органів принтера;
• методи виведення вузлів принтера в робочий режим.

Основні плюси і мінуси 3D друку в загальносуспільному будівництві

Розглядаючи плюси і мінуси надрукованого будинку, потрібно сказати, що методи традиційного зведення будинків не завжди можуть безпосередньо «транслюватися» в 3D друк. Особливо це стосується перекриттів, зведення похилих елементів сходів і дахів. Особливості нанесення матеріалу, не дозволяють армувати елементи будівництва. Гладкій поверхні стін, до якої вже звикли споживачі, поки не виходить.

Плюси тривимірного друку в будівництві:

• ідеальну відповідність кінцевого результату із заданою тривимірною моделлю виробу;
• можливість точного тиражування і масштабування;
• мінімум персоналу зайнятого в процесі безпосереднього будівництва;
• швидкість зведення.

До узагальненим мінусів можна віднести «дитячий» вік технології. У міру в впровадження революційного підходу в життя, тренд освоять серйозні виробники будівельного обладнання, на ринок вийдуть матеріали, адаптовані до тривимірного друку.

Будинок, надрукований на 3D принтері в Дубай

Майбутнє за 3D будинками

Розглядаючи тривимірну друк будинків на сучасному рівні, можна впевнено стверджувати, що буквально через кілька років, у слова будувати буде ще один синонім - друкувати.

Bиробництво вікон на 3D-принтері вже не утопія. Вікна та двері починають масово друкувати на 3D-принтері