3D принтеры и современное строительство. 3D принтеры строительные
Строительные 3d принтеры, технология 3d печати домов, строительство зданий, строений, сооружений
3d печать постепенно входит во все сферы нашей жизни. В Москве напечатали на строительном 3d принтере жилой дом площадью 38 км.м за 20 часов. Материал применяемый для строительной 3d печати — цементная смесь с добавками фибры (полимерное, стеклянное, полиэфирное волокно), так же в разработке полимер бетон. В этой статье подробно рассмотрим как работают строительные 3d принтеры, программы для 3d печати при возведении домов, различных зданий и сооружений.
Строительные 3d принтеры пытаются использовать уже достаточно давно, прогнозируется что в течение 5 лет, применение 3d печати может координально изменить строительную отрасль. Произойдет настоящая революция, в результате которой низкоквалифицированный труд строителей и рабочих будет сведен к минимуму их место займут машины с числовым программным управлением — строительные 3d принтеры.
Технология 3d строительства ничем не отличается от самого популярного способа 3d печати методом экструзии расплавленным пластиком — FDM, разве что сопло гораздо большего диаметра — около 50 мм, а вместо пластика самоотверждающийся композитный материал на основе цемента и армирующих добавок — фибро волокна, полимеров и т.д. Простыми словами экструдер укладывает бетон по заданной траектории. Фактически задача принтера сформировать стены заданной геометрической формы, а затем в полости заливается бетон и закладывается арматура. Надежный фундамент и крышу проще пока делать традиционными способами.
Сначала необходимо составить проект, учесть все строительные нюансы, пожелания клиента, точно рассчитать нагрузки. Пожалуй это самый ответственный этап, т.к. от него зависит прочность и надежность будущего сооружения. Затем создать 3d модель строения, слайсером сформировать gcode и отправить на печать. Поверхность предварительно должна быть подготовлена и выровнена относительно горизонтали, в противном случае фундамент, т.е. основу будущего строения должным образом уложить не получиться. В случае с большими зданиями понадобиться свайный фундамент с заглублением.
Многочисленные испытания уже доказали, что такие материалы могут обеспечить достаточную несущую способность, морозостойкость и сопротивление паропроницаемости. Не менее важный параметр цементной смеси — это пластичность, она влияет не только на качественное заполнение сооружения, но и обеспечение соблюдения точности сложных геометрических форм. На этапе 3d моделирования необходимо учесть где будут проложены коммуникации и армирующие элементы.
В зависимости от конструкции здания, а также для большей надежности в процессе формирования стен закладывают железную или стеклопластиковую арматуру, для фундамента это обязательное условие. Горизонтальная арматура укладывается во время 3d печати, вертикальность армируется в полостях и заливается бетоном. В качестве заливки так же можно использовать газобетон, пенобетон, различные засыпные и жидкие утеплители, для улучшения теплоизоляционных св-в.
В местах с холодным климатом, стены необходимо спроектировать таким образом, что бы можно было в дальнейшем заложить утеплитель.
Для отделки стен используют финишную штукатурку, но в случае если принтер печатает с высокой точностью, этот этап можно исключить — сразу покраска, обои или то что душа пожелает.
Примеры возведения зданий с помощью 3d печати можно посмотреть на видео:
3d печать опалубки и стен:
3d печать несъемной опалубки фундамента:
Если вы сомневаетесь что стены напечатанные на строительном 3d принтере недостаточно прочны, предлагаем посмотреть ниже приведенный ролик:
На таких принтерах можно изготавливать не только дешевые дома, здания, строения и сооружения любой геометрической сложности, но и различные декоративные элементы, плитку, бассейны, статуи, камины и многое другое.
В заключении:
getfab.ru
Строительный 3d принтер - это... Что такое Строительный 3d принтер?
| Возможно, эта статья содержит оригинальное исследование. Добавьте ссылки на источники, в противном случае она может быть выставлена на удаление.Дополнительные сведения могут быть на странице обсуждения. |
Строительный 3d принтер — комплекс технических средств, основанный на технологиях аддитивного производства и предназначенный для автоматизированного строительства зданий и сооружений, а также производства малых архитектурных форм (МАФ), элементов интерьера. В настоящее время строительные 3d принтеры используют две технологии аддитивного производства.
Технология № 1
«Контурное строительство» (Contour Crafting) — прорывная технология в строительстве позволяющая без ущерба для эксплуатационных качеств конечной продукции автоматизировать самый трудоемкий этап строительства — возведение несущих и ограждающих конструкций (в будущем прокладку инженерных сетей, отделочные работы).
Технология заключается в экструзии (выдавливании) слой за слоем специального бетона по заложенному программой контуру выращивая стены здания, поэтому технология и получила такое название. В этом она очень похожа на обычную 3d печать по технологии компании Stratasys FDM® (послойная укладка разогретой нити термопластика в соответствии с рабочим файлом).
Особенность технологии заключается в подключении дополнительного инструмента машины — манипулятора устанавливающего в проектное положение несущие и поддерживающие элементы конструкции, инженерные коммуникации (перемычки, балки перекрытия/покрытия, элементы стропильной конструкции, лотки, дымоходы, вент. каналы и т.д).
Строительный материал для возведения несущих элементов конструкции (стен, перекрытий) это быстротвердеющий реакционно-порошковый бетон армированный стальной или полимерной микрофиброй. Особенность реакционно-порошкового бетона является отсутствие крупного заполнителя без потери в соотношении вяжущие/твердая составляющая, а также высочайшие эксплуатационные характеристики. Так же может быть использованы более дешевые виды бетонов, такие как мелкозернистый и песчаный бетон модифицированный добавками (гиперпластификаторы, ускорители твердения, фибра). В качестве арматуры может быть применена инновационная технология тканных объемно-сетчатых каркасов. В теории такие каркасы могут связываться в единую конструкцию в процессе печати.
Преимущество технологии заключается в скорости строительства. По данным машина может построить за 24 часа жилой дом площадью 150 кв.м.
Недостатком является сложность, а в некоторых случаях и невозможность печати зданий с открытой планировкой и сложных архитектурных форм из-за необходимости создания поддерживающих конструкций.
dic.academic.ru
3D принтеры в строительстве-спецавия-apis cor
Основной тенденцией современного технологического развития является скорость и доступность реализации новых концепций в готовую продукцию. В соответствии с этим быстрыми темпами перестраиваются сложившиеся технологические устои. В авангарде этих изменений следуют информационные технологии, а вместе с ними и концепция трехмерной печати, которая все увереннее входит в производственную сферу.
Профессиональная 3D печать день за днем овладевают все новыми позициями в нише мелкосерийного производства. Не остается в стороне и строительная отрасль экономики.
Еще в самом начале 21 века в ряде стран ученые приступили к исследованиям по применению 3D печатающих устройств в строительной отрасли. Сегодня технологией 3D активно пользуются архитекторы при изготовлении трехмерных макетов будущих зданий и сооружений и даже целых микрорайонов.
В ряде стран технология уже внедрена как в производство строительных конструкций, так и процесс возведения зданий и сооружений. Лидерами выступают такие страны как Великобритания, Голландия, Китай, Россия, Словения, США, Украина и ряд других.
В большинстве строительных принтеров применена портальная конструкция, но уже появились 3D принтеры в виде строительного крана, например, «Apis Cor».
Строительный принтер практически ничем не отличается от своих собратьев – в качестве печатающей головки используется все тот же экструдер. А различия только в размерах и материале для 3D печати, в качестве которого служат специальные строительные смеси.
Технология 3D печати позволяет значительно упростить и ускорить процесс строительства. В основу работы строительных принтеров положена многослойная печать, позволяющая создавать прочные объемные конструкции. С помощью 3D принтера производится печать стен, перекрытий, лестничных маршей и даже декоративных деталей.
Исключением является кровля, а также внутренняя и внешняя отделка, которые изготавливаются с использованием традиционных технологий. Строительные принтеры пока что не всесильны и не способны построить многоэтажное здание без участия человека, но ему вполне по силам напечатать за несколько суток двухэтажный дом, общей площадью в 120 м2.
В России к оборудованию большого формата относится профессиональный принтер S-1160 производства ярославской компании «СПЕЦАВИА». Стандартный размер принтера 12×12 м, а по индивидуальному заказу он может быть изготовлен с размерами 12×18 м.
Стандартный объем экструдера принтера составляет 12 м3 строительной смеси. Следует заметить, что строительство с применением принтеров крайне редко обходится без применения человеческих рук (армирование, установка перемычек и пр.).
Напечатанное здание может быть любым по своей конфигурации, при этом отпадает необходимость в лекалах и измерительных приборах. Принтер работает по программе и выполняет печать в полном соответствии с заданным проектом (как типовым, так и индивидуальным). Печать стен может выполняться как путем сплошного заполнения, так и в многокамерном варианте с последующим заполнением камер различными материалами.
Печать ведется с использованием высокотехнологичных стройматериалов как с применением армирующих добавок, так и без них. В последнем случае армирование производится вне процесса печати. Вяжущим веществом для смесей служит цемент или гипс, нечувствительный к влаге.
Преимуществами строительства с использованием трехмерной печати являются:
- значительное удешевление строительства;
- сокращение сроков возведения строительных объектов;
- исключительная точность выполненных конструктивных элементов;
- выполнение оригинальных конструктивных элементов без использования опалубок, лекал и измерительных приборов.
В широком применении в строительной индустрии потенциала объемной печати заключена значительная экономия средств и времени, а также огромные резервы повышения производительности труда. Строительная 3D технология находится в самом начале своего развития и впереди у нее великое будущее.
stroykalife.ru
3D принтер в строительстве
Стальная конструкция, которая имеет все шансы изменить современное представление человечества об архитектуре и строительстве. 3D-принтер способен начинать свою задачу хоть с USB-флешки.
Профессор Берок Хошневис сообщил о создании нового принтера, который за один день может построить полноценный дом. По заявлению разработчиков, этот принтер может построить дом общей площадью 230 кв.м. всего за сутки.
За те же сутки он может «напечатать» с десяток домов площадью в двадцать футов. Основная цель, которую ставили перед собой разработчики - создание качественного, доступного и недорого жилья в кратчайшие сроки.
Что касается размеров то этот принтер несколько отличается от обычного не только функциональностью, но и размерами: около тридцати метров в длину и одиннадцать метров в ширину, он еще и в высоту достигает отметки в семь метров. Интересно и то, что бетон будет производиться из веществ, пригодных для переработки. Для его заправки используется смесь из строительных отходов, включающих стекло, сталь и цемент, которые наносятся слой за слоем до тех пор, пока не будет создана стенка нужной толщины.
Дом построенный с помощью 3D принтера
Замок построенный с помощью 3D принтера
Китайский принтер будет работать следующим образом: в специальные емкости заливается бетон в жидком состоянии, и благодаря использованию определенных технологий этот бетон будет застывать за несколько часов.
Формирование стен с помощью 3D принтера
Именно из бетона будут формироваться стены и перекрытия, причем смесь будет заливаться слой за слоем, как и полагается при заливке бетона. В результате всех этих манипуляций принтер создает дом, с дверью, крышей и окнами, вполне пригоден для проживания.
Укладка слоев бетона с помощью 3D принтера
Обслуживание принтер требует минимального, что позволит экономить на оплате труда рабочих. Так, например стоимость сооружения одного 5-этажного дома, созданного таким образом, - около $ 150 000.
Гигантский робот заменит бригаду строительных рабочих с помощью влажного бетона, подается из специального наконечника и формирующего стены дома по заранее разработанной компьютерной схеме. При строительстве домов с помощью 3D используется технология Contour Crafting.
"Контурная строительство" - это технология, при которой здания возводятся слоями, имеет огромный потенциал для максимальной автоматизации процесса создания архитектурных сооружений.
Многоэтажное строительство с помощью 3D принтера
С помощью этой технологии можно создавать как отдельные здания так и целые серии зданий с различными дизайнами за один раз, причем каждое сооружение сразу же будет оснащен кондиционером, встроенной электрической и водопроводной систем.
Кроме того, по сравнению с традиционным, "контурное строительство" позволит уменьшить стоимость строительства объектов на 20-25%, объем строительных материалов, используется - на 25-30%, а количество необходимой рабочей силы - на 45-55 %. Кроме того, использование новой технологии может привести к тому, что строительная отрасль станет производить меньше отходов, шума и грязи.
Студент 4к ФВХСЗ Дяченко Д.
© 2005-2018, Национальный Экспертный Совет по Качеству.
