Главная / Про Бетон / 3 d принтеры для укладки бетона

3 d принтеры для укладки бетона

Строительные 3D принтеры – устройства, использующие технологию экструдирования (выдавливания строительной смеси), предназначенные для печати как малых, так и крупных архитектурных форм (в зависимости от модели и характеристик). Небольшой бюджетный 3D принтер позволяет возводить с уникальным дизайном приусадебные постройки, элементы зданий, заборы садовую мебель из бетона с высокой точностью и низкой себестоимостью.

Спрос на технологию 3D печати домов стремительно возрастает, поскольку ее использование позволяет значительно сократить сроки строительных работ и снизить себестоимость возводимых конструкций в несколько раз. По мнению многих специалистов, будущее за использованием строительных 3D принтеров, поэтому это оборудование может стать хорошей основой успешного бизнеса уже сегодня.

Для печати дома целиком требуются дорогостоящие широкоформатные 3D принтеры, для контроля над работой которых требуются специальные навыки. Модель S-6044 – отличная альтернатива, позволяющая создавать отдельные части конструкций объемом до 12 куб. м., например, декоративных элементов, которые сложно создать вручную.

Принтер S-6044 целесообразно использовать для производства декоративной уличной мебели. Например, себестоимость изготовления лавочек с уникальным архитектурным дизайном составит около 1,5 тыс. рублей, при этом их розничная стоимость превышает 5 тыс. рублей. Производительность S-6044 позволяет изготавливать около 15 единиц уличной мебели в сутки (в зависимости от сложности конфигурации):

Для начала бизнеса потребуется:

Покупка строительного 3D принтера. Стоимость модели S-6044 на данный момент составляет 960 тыс. рублей. Устройство может быть приобретено в лизинг.
Помещение для установки и эксплуатации 3D принтера с наличием водопровода.
Мешалка для приготовления строительной смеси.
Расходные материалы (цемент, песок, вода, специальные добавки).
Персонал (2 человека) для управления и обслуживания принтера.
Работники, имеющие опыт в сфере архитектурного дизайна, умеющие работать с программами для 3D моделирования.
Транспорт для доставки напечатанных элементов.

Для примера рассмотрим модель строительного принтера S-6044. Он предназначен для создания широкой номенклатуры малых архитектурных форм. Его используют для быстрого взведения небольших (до 13м 2 ) приусадебных построек, элементов зданий и создания изделий для благоустройства территорий, уличной мебели, железобетонных конструкций, заборов. Также модель применяется при строительстве больших объектов, производя составные части, которые впоследствии собираются как конструктор на строительной площадке.

Программное обеспечение для ЧПУ — ArtSoft Mach3:

«АМТ» S-6044 востребован на рынке, часто приобретается предпринимателями для создания или расширения строительного бизнеса.

Высокие эксплуатационный ресурс и отказоустойчивость. Это профессиональное цеховое оборудование с гарантийным сроком использования 12 месяцев.
Вариативность конструктивного исполнения: специальные креплений для установки на стены, устройства для приготовления рабочей смеси, питание от сетей 220 и 380 В.
Простота управления, наличие компьютера и специализированного ПО в комплекте.
Страна производитель – Россия. У начинающего предпринимателя не возникнет проблем с переводом руководства по эксплуатации, как в случае приобретения китайского оборудования.
Использование распространенных строительных смесей на основе цементов М400 и М500. Поддержка смесей с фиброволокнами и минеральными добавками.

Наименование	Описание и показатели
Назначение:	Печать элементов зданий, малых форм до 12,6 м 2 .
Тип привода:	Шаговые электродвигатели с цилиндрическими редукторами
Рабочая скорость:	9 м./мин.
Скорость позиционирования:	12 м./мин.
Точность позиционирования:	2 мм
Размер печатаемого слоя (в.ш.):	10 х 30 мм
Рабочая зона:	3,5Х3,6Х2,5 м.
Производительность в час:	0,6 куб.м.
Потребляемая мощность:	1,6 кВт
Масса:	870 кг

Несмотря на скромные показатели дистанций для рабочих зон при необходимости принтер можно модернизировать как показано на этом видео:

Основными материалами для строительства домов с использованием 3D принтеров являются бетон и пескобетон. Для облицовки могут применяться водостойкие виды гипса. Некоторые модели создают конструкции из смесей, в составе которых содержатся пластификаторы, фиброволокно, геополимеры.

Для получения более прочных конструкций выполняют армирование. Рабочие вручную устанавливают арматуру как горизонтально, так и вертикально. В последствии выполняется заливка пустот бетонной смесью.

В отличие от ручного строительства, экономия материалов может составлять до 50%.

Подобно другим 3D принтерам, строительные модели используют метод послойной печати. Они подают строительный материал из специальных сопел, постепенно реализуя конструкцию, которая была задана программой. Большинство современных устройств используют 3D модели, созданные в практически любой CAD-программе.

Печатаемая конструкция максимально соответствует 3D модели, на основе которой выполняется строительство. Любые недочеты и погрешности легко исправляются в процессе дальнейшей обработки. Строительные принтеры способны печатать пол, стены, перекрытия, элементы декора. Исключениями являются кровля, внутренняя и внешняя отделка, инженерные сети, которые выполняют вручную специалисты.

Технология 3D печати домов показала наибольшую эффективность при возведении строений сложной архитектурной формы. 3D принтеры позволяют воплотить в жизнь даже самые необычные и сложные дизайнерские идеи.

Базовые расчеты и сведения, полученные от предпринимателей, которые уже используют технологию в собственном бизнесе, позволяют оценить прибыльность использования строительного 3D принтера как бизнес идеи:

Стоимость большого 3D принтера для строительства жилых одноэтажных домов – начинается от 20 000$ (в зависимости от модели).
Скорость строительства с учетом отделки, прокладки инженерных сетей составляет 1- 3 месяца.
Себестоимость строительства дома площадью 100 кв. м. в среднем составляет 3 000 долларов. Себестоимость готового дома (внешняя и внутренняя отделка, инженерные сети, меблировка) – от 8 000$ до 10 000$.
Чистая прибыль за месяц – от 4 000$.
Срок окупаемости бизнеса – 12-18 месяцев.

Строительство с использованием 3D принтеров – сфера, находящаяся в начальной стадии развития. Сложно предсказать, насколько прибыльным может оказаться такой вид бизнеса. Успех во многом будет зависеть от дизайнерских способностей, величины населенного пункта, востребованности продукции в выбранной нише и т. д. Очевидно, что строительные 3D принтеры будут совершенствоваться и повсеместно внедряться, поскольку они позволяют автоматизировать и ускорить процесс строительства, а также значительно снизить себестоимость построек. Однако пока неизвестно, смогут ли когда-либо эти устройства полностью заменить ручной труд, но первый шаг тенденции уже пройден.

источник

Первое место в списке по праву занимает шанхайская компания Shanghai WinSun Decoration Design Engineering Co. Китайский строительный 3D-принтер WinSun — это солидное сооружение — 150 метров длиной, 10 метров шириной и более 6 метров высотой. WinSun способен всего за несколько часов напечатать здание высотой до 6 метров. Для печати зданий принтер WinSun использует смесь из строительных отходов, включающих стекло, сталь и цемент.

Первые десять домов компания «напечатала» в 2014 году. Каждый из них стоил немногим более £3000 (270 тыс. рублей). Постепенно технология была усовершенствована, и компания изготовила для выставки в промышленном парке в китайской провинции Цзянсу несколько разнотипных зданий, самое высокое из которых насчитывало пять этажей. Цена этих домов, начиналась от £100.000 (от 7 млн руб). Во время и после выставки компания получила несколько сотен заказов, в том числе от правительства Египта.

Возведение зданий с помощью WinSun обходится примерно на 50% дешевле, чем при использовании классических методов строительства, экономия материала достигает 60%, экономия трудозатрат — 80%!

5-этажный дом, напечатанный принтером WinSun в Шанхае.

Заказы на аренду принтеров WinSun сейчас поступают из самых разных стран — только Саудовская Аравия возьмет в лизинг 100 принтеров с планами напечатать 1.5 млн домов. Есть договоренности и с Объединенными Арабскими Эмиратами. В 2016 году здесь было сооружено строение из элементов, напечатанных в Китае на принтере WinSun

Площадь строения — 240 кв.м.

В декабре 2016 года в Ступино Московской области был осуществлен совместный проект американского стартапа Apis Cor и шести российских компаний. С помощью разработанного компанией Apis Cor 3D-принтера был напечатан жилой дом. Российские компании взяли на себя его отделку и обустройство. Печать самонесущих стен, перегородок и ограждающих конструкций здания заняла 24 часа. После завершения печати принтер извлекли краном-манипулятором. Площадь здания составила 38 кв. м, оно напечатано с помощью аддитивной технологии, слой за слоем. Стоит упомянуть, что впервые в российской строительной практике дом печатался как единое целое, а не собирался из отпечатанных панелей.

Чтобы продемонстрировать гибкие возможности оборудования, была выбрана сравнительно сложная форма дома, а строительство велось в самое холодное время года. Оборудование для печати выдерживает морозы до -35 градусов, но применение бетонной смеси для печати возможно только при температурах не ниже +5 градусов Цельсия, поэтому строительство велось под тентом, где поддерживался необходимый температурный режим.

Принтер по-конструкции миниатюрный башенный кран, он способен печатать находясь как снаружи, так и внутри здания.

Небольшие габариты принтера позволяют не создают проблем с транспортировкой, он не требует длительной подготовки к работе. Одна из функциональностей — встроенная система автоматического выравнивания по горизонту и система стабилизации.

Стоимость строительства отпечатанного дома «под ключ» составила 593 568 рублей, или примерно 16 тысяч рублей за квадратный метр. Если бы форма здания была прямоугольной, стоимость за метр снизилась бы до 13 тысяч рублей.

Инженером-разработчиком оборудования, CEO и основателем компании Apis Cor является уроженец России, Никита Дмитриевич Чен-Юн-Тай.

Преимущества 3Dпринтера Apis Cor:

Автоматическая система смешивания и подачи смеси.
На установку принтера и его настройку перед работой требуется 30 мин. Предварительная подготовка площадки не нужна. Производство безотходное, на стройплощадке не остается никакого мусора.
Свободный выбор толщины и конфигурации стен.
Дом лучше держит тепло из-за воздушной прослойки в многокамерных стенах.
За счет специальных добавок в бетонную смесь на дом не влияют погодные условия.
Стоимость дома меньше, чем его аналога, создаваемого из бетона по традиционным технологиям.
Стены можно дополнительно утеплять любыми подходящими для этого материалами.

Технические характеристики:

Собственное программное обеспечение
Для контроля работы и подачи материала требуется 2 человека
Зона печати – 132 кв. м
Материал для печати — фибробетон, или геополимер
Габариты принтера — 4 × 1,6 × 1,5 м.
Вес — 2 т
Потребление энергии – 8 кВт*ч
Максимальная высота подъема с одной точки — 3100 мм
Производительность — 100 кв.м полезной площади в сутки
Рабочая скорость движения — 1–10 м/мин
Скорость холостого хода X/ Y — 20.000 мм/мин
Точность позиционирования — ±0,5 мм
Точность повторного позиционирования — 0,1–0,2 мм
Привод по осям X / Y / Z — Сервопривод
Линейные направляющие по осям X / Y — Прецизионные профильные
Точность по оси Z — 0,1-0,2 мм
Автоматическая стабилизация по горизонту — высокоточный инклинометр 0.0001 градус
Реверсные выключатели — бесконтактные на всех осях
Отслеживание местоположения печатающей головки в пространстве — гироскоп и лазерный дальномер
Стабилизация в пространстве — ПИД регулятор

В Нидерландах разработан 3D-принтер-манипулятор для строительства ProTo R 3Dp.

Он умеет строить различные конструкции произвольной формы из специального бетона. Разработчики — компания CyBe Additive Industries.

Прототип устройства имеет радиус действия 3,15 м и способен выдавливать цемент со скоростью 200 мм/сек. Диаметр печатающей головки — 30 мм, толщина каждого слоя цемента составляет 30 мм. К устройству можно присоединить несколько экструзионных головок, и тогда скорость печати может быть увеличена до 4000 мм/сек. В настоящее время ведётся разработка подающего механизма, способного уменьшить толщину слоя до 5 мм.

Разработчики утверждают, что с помощью R 3Dp трудозатраты и отходы на строительство могут быть уменьшены. Кроме того, затраченное на возведение постройки время будет снижено до 80% благодаря объединению проектирования, разработки и производства в единую систему.

Интерес представляет не столько сам строительный 3D-принтер, сколько используемый им для печати материал— бетонный раствор CyBe MORTAR, также разработанный CyBe Additive Industries в сотрудничестве со своим партнером. Состав бетонного раствора держится в секрете, но представители компании утверждают, что он отвердевает в течение нескольких минут. Данная особенность позволяет существенно ускорить процесс возведения стен. По словам разработчиков, при использовании данного бетона в атмосферу выбрасывается на 32% меньше углекислого газа, по сравнению с обычным бетоном, что делает материал более экологически чистым. Кроме того, бетон CyBe полностью подлежит вторичной переработке.

С помощью R 3Dp возможно создание опалубки, стен, полов и многого другого.

Сейчас компания занимается разработкой мобильного варианта 3D-принтера — RC 3Dp на гусеничном ходу. Разработчики предполагают, что с помощью данной модификации станет возможна, помимо прочего, печать высоких стен (до 4,5 м) и напорных канализационных труб.

Технические характеристики:

Программное обеспечение CyBe ARTISAN, CyBe CHYSEL
Материал CyBe MORTAR
Диапазон — 2750 мм
Скорость печати — 200 мм/с
Расход бетона приблизительно — 1,5 кг/м / 40мм.
Количество осей — 6
Сеть — локальная сеть
Сертификаты — наличие сертификата CE
Сервис — полный сервис и образовательная поддержка. Удаленная помощь
Для контроля работы и подачи материала требуется 2 человека

Аппаратный манипулятор
Система смесительных насосов
Блок управления с интерфейсом

В Нидерландах с использованием решения CyBe Construction планируют соорудить небольшой конференц-центр сложной формы площадью 90 кв. м. Печать должна завершиться в июле 2017 года.

Университет Нанта (University of Nantes) совместно с Nantes Digital Sciences Laboratory (LS2N) разрабатывает проект печати домов на 3D принтере, известный как Yhnova.

Для проекта будет использоваться разработанный университетом метод Batiprint3D – 3D печать «изнутри». Два слоя полиуретана распыляются послойно в качестве ограждающих конструкции, а затем между ними заливается бетон.

Получившаяся конструкция представляет собой инверсный вариант традиционной стены.

Проект Yhnova представляет собой строительство 5-комнатного социального жилья с дугообразными стенами и скругленными углами, спроектированного архитектурной фирмой TICA. По словам разработчиков, Batiprint3D сократит время строительства, улучшит теплоизоляцию и снизит эксплуатационные расходы на строительство. Здание полностью сертифицировано.

Роботизированная рука Batiprint3D может печатать структуры высотой до 7 метров, а площадь планируемого дома — 95 кв. м.

Строительство дома в Нанте начнется в сентябре 2017 года. В случае успеха появится новый способ создания доступного социального жилья, которое можно быстро возвести на месте.

Проект является частью программы исследований и разработок под руководством Bouygues Construction. Компания Bouygues Construction поддерживает этот проект, предоставляя экспертные знания и логистику.

Разработкой поделилась и команда исследователей из Массачусетского технологического института (MIT). Чтобы доказать, что их прототип мобильного 3D-принтера Digital Construction Platform (DCP) эффективно работает, команда построила с его помощью круглую стену высотой 3,6 метра и диаметром 15 метров.

Стена возведена из быстро затвердевающей монтажной пены за 13 часов.

DCP представляет собой большой гидравлический кран с на гусеничном ходу. Кран обладает четырьмя степенями свободы. На его конце находится однопальцевый манипулятор с шестью степенями свободы, который при необходимости может быть заменен на ряд различных инструментов, включая пенопластовые и термопластичные экструдеры, сварочный аппарат, водяной шланг или ковш. По словам разработчиков DCP может работать с бетоном, льдом, грунтом и пенополиуретаном.

Вместо того, чтобы полагаться на ископаемые виды топлива, 36750-ти килограммовая система работает на солнечных панелях и аккумуляторных батареях.

По мнению разработчиков, такое устройство делает DCP идеально подходящим для любых строительных проектов. Устройство работает в комбинации с некоторыми другими программами 3D-печати MIT, например, с программным обеспечением Foundry и с сохраняющими свою форму материалами. Разработчики утверждают, что для печати можно будет использовать также разнообразные биоматериалы — например, сено. Однако, DCP еще не готов работать на реальных строительных площадках. Команда хочет прежде оборудовать свою систему датчиками приближения, которые повысят безопасность пользования системой, предотвратив возможность столкновений гигантского движущегося манипулятора с людьми или какими-либо предметами на стройплощадке.

Словенская компания BetAbram занимается разработкой 3D-принтеров для строительства с 2012 года. На данный момент модельный ряд продукции ограничен тремя моделями – P1, P2 и P3.

Представители компании утверждают, что принтер BetAbram P1 способен напечатать бетонное здание без опалубки площадью 144 кв. м.

Габариты — 6 x 3 x 2,5 м
Вес — 250 кг
Потребляемая мощность — 3 кВт

Габариты — 12 x 6 x 2,5 м
Вес — 400 кг
Потребляемая мощность — 4 кВт

Габариты — 18 х 9 х 2,5 м
Вес — 520 кг
Потребляемая мощность — 4 кВт

Стоимость модели Р3 составит около €12000, в то время как модель Р1 будет продаваться по цене от €20000. Процесс производства одного принтера требует около двух месяцев.

Темой 3D-принтеров для строительства занимается намного больше компаний, нежели перечисленные выше. Например, с 2012 года печатью замков на 3D принтере Stroybot2 занимается и Андрей Руденко . Его 3D-принтер способен наносить слои цемента высотой 10 мм и толщиной 30 мм. По сравнению с другими «цементными» 3D-принтерами высок уровень аккуратности и точности печати. Материалом для принтера служит цементный раствор, то есть смесь цемента с песком и некоторые присадки и другие добавки в определенных пропорциях.

Пример работы 3D-принтера Stroybot2 г-на Руденко

В ролике ниже Stroybot2 печатает макет дома на Филиппинах.

В планах Андрея Руденко — 3D-печать замка Дракулы (на самом деле князь Дракула не жил в румынском замке Бран, но это уже другая история). Если получится собрать деньги на проект, то полномасштабная реплика замка появится в США, в штате Вашингтон. Принтер г-на Руденко обеспечивает возможность добавления слоев шириной от 30 мм и высотой от 10 мм, что дает высокую точность конструкции.

Екатеринбургский цементный завод в 2016 году приступил к печати двухэтажной реплики башни Винтерфелла из известного сериала «Игра престолов». Головка 3D-принтера закреплена на роботизированном манипуляторе. Принтер может печатать сооружения размерами 8 х 8 х 4 м. Не знаю, что сталось с этим проектом.

Также модульные, экологичные, напечатанные на 3D-принтере жилые дома предлагает украинская компания PassivDom. По словам представителей компании, выполненные «под ключ» дома можно распечатать за 8 часов, а их стоимость равняется $32000.

Печать домов на 3D-принтерах может кардинально изменить строительную отрасль — снизить цены и ускорить сооружение жилья при обеспечении хорошей сейсмоустойчивости. Особенно это касается малоэтажного и индивидуального строительства. Будем надеяться, что эта технология придет и в нашу страну, поможет строить доступное по стоимости жилье.

источник

В последнее время в средствах массовой информации все чаще можно встретить сведения о новых устройствах: 3d принтер и строительный 3d принтер. На небольших принтерах, стоимость которых начинается от 13 т.р., можно распечатать (изготовить) пластмассовое изделие размером 150/150/80 мм. При изготовлении изделия размером 200/200/180 мм потребуется принтер стоимостью уже 30 т.р.

Конечно было бы очень интересно на нем поработать и распечатать несколько декоративных фигурок для сада. Но их стоимость (даже уникальных) будет не сопоставима с теми, которые есть в продаже, причем значительно большими по размеру. В связи с высокой стоимостью такие принтеры сегодня у широких масс не пользуются большим спросом.

В основном их покупают и используют небольшие фирмы, изготавливающие на заказ пластмассовые детали или макеты.

Для работ в саду и изготовления малых архитектурных форм интереснее было применить строительный 3d принтер, у которого в качестве чернил используется пластичная бетонная смесь.

Такие принтеры изготавливаются во многих странах, в том числе и у нас. Продажу проводит фирма СПЕЦАВИА. Это оборудование стоит значительно дороже тех, что используют в качестве расходного материала пластмассу. Так самый небольшой строительный 3d принтер S-4063, подходящий для изготовления малых архитектурных форм площадью до 18 м2, стоит 8,5 т.$. Два других, используемых для строительства жилых домов S-6045 (до 120 м2) и S-1160 (до 280 м2) стоят соответственно 21 и 30 т.$.

Конечно для любителей и самоделкиных такой инструмент очень бы пригодился, но цены не подъемные и об этом пока можно только мечтать. Рынок 3d принтеров развивается очень быстро и будем надеяться, что в скором времени в продаже появится и небольшой более-менее недорогой строительный 3d принтер.

Для примера приведу несколько фотографий маленького замка, который построил Андрей Руденко, используя строительный 3d принтер. При строительстве он использовал готовую цементную смесь, марка которой указана на упаковке.

Во многих странах, в том числе и у нас, разработаны и продаются аналогичные смеси. Обычно они запатентованы и имеют свои торговые названия. Так, например, в Нидерландах она называется CyBe MORTAR. Бетонная смесь застывает в течение нескольких минут. Материал экологически чистый и полностью подлежит вторичной переработке.

А нашим самоделкиным остается пока одно – подумать, как можно научиться применить для своих садовых работ по изготовлению декора, используя принцип работы 3d принтера с бетонными чернилами.

Как видно из предыдущих фотографий строительный объект создается слой за слоем и движение 3d принтера напоминает движение клеевого пистолета при выдавливании на поверхность клея или герметика.

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.

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.

Думаю, что для самоделкиных будет все-таки интересно попробовать новый способ, имитирующий работу 3d принтера – 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.

источник

Оборудование для 3D печати изменило представление о прототипировании и серийном производстве. Аддитивные технологии нашли своё применение в автомобилестроении, авиационной промышленности, изготовлении бытовой техники, одежды и даже выращивании искусственных органов. Сфера строительства не стала исключением – 3D принтеры успешно применяются в процессе возведения малоэтажных зданий.

Индустрия развивалась скачкообразно. Ни фотополимеризация, ни лазерное спекание, ни электронно-лучевая плавка не смогли доказать свою эффективность в области строительства. Но в 2014 году случился прорыв – частные компании, базирующиеся в США и Китае, почти одновременно начали работу над созданием оборудования, объединяющего в себе преимущества экструзии и метода многоструйного моделирования – так появились 3D принтеры для печати бетоном.

Первые образцы использовались для создания малогабаритных архитектурных форм. Современная техника строит жилые дома. Говорить о печати перекрытий в воздухе пока не приходится, а этажность зданий зависит от габаритов машины, – тем не менее, построить жилой дом с межкомнатными перегородками, дверными и оконными проемами, разводкой под прокладку инженерных коммуникаций можно за 24 часа!

Производители не придерживаются единой концепции в процессе сборки устройства для печати строительных элементов: оно может быть мобильным или стационарным, напоминать кран на гусеничном ходу, систему балок и шарниров, брандспойт с сервоприводами. Действительно важно лишь то, на какую высоту, и по какой траектории устройство способно укладывать строительный материал.

Передовые модели комплектуются дополнительной стрелой для обеспечения ускоренной подачи материала и электроподъемниками, чтобы печатать на готовом фундаменте. Толщина нанесения печатной смеси, конфигурация здания, создание многокамерных стен, автоматическое смешивание ингредиентов и подача в экструдер – все детали печати вносятся с помощью специального ПО, а подготовка занимает не дольше 30 минут.

Для возведения прочных, износоустойчивых несущих конструкций используются бетонные смеси с добавками. Наиболее востребованы на рынке следующие «чернила»:

чистый бетон;
пескобетон;
водостойкий гипс – для облицовочных работ;
смесь со стеклянным волокном – для печати объемных элементов;
с геополимерами из промышленных отходов – для хрупких конструкций;
смесь с фиброволоконом – для создания частей продолговатой формы;
противоморозная смесь – для работы при отрицательных температурах;
с пластификатором – для воссоздания ровной поверхности;
с добавлением диатомитовых шариков – для шероховатости;
модифицированный гипс – для декоративной печати.

Бетон наносится слоями. Чтобы прочность конструкции соответствовала проектным задачам, используется вертикальное и горизонтальное армирование. Горизонтальный армопояс устанавливается между слоями, вертикальный – после затвердевания состава. Арматура фиксируется и заливается бетоном. Существуют принтеры, которые вначале распыляют полеуретан, формируя «камеру», а затем заливают бетон внутрь.

Большинство моделей предназначено для эксплуатации в закрытом помещении. У цехового оборудования есть весомый недостаток – напечатанные элементы надо транспортировать на стройплощадку. Мобильные устройства могут использоваться прямо на строительном участке для печати по фундаменту. Чтобы сохранить характеристики состава сооружается защитный колпак над объектом, в смесь добавляются присадки. Расходы материалов снижаются на 30-70% в сравнении с классической технологией.

Пионер отрасли – китайская компания WinSun Decoration Design Engineering. Её детище – стационарное устройство длинной 150 метров. Принтер WinSun работает с объектами высотой до шести метров. Для приготовления строительной смеси используются сталь, стекло, бетон, строительный мусор и цемент.

В сравнении с традиционными методами строительства, китайское устройство возводит аналогичное по габаритам и планировке здание на 50% быстрее. Основные статьи экономии: трудозатраты (до 80%) и расход материалов (до 60%). Примеры работы:

В США ведущие позиции занимает Apis Corp. – использует аппарат для аддитивной печати. В отличие от предшественника, выглядит как компактный кран, который выстраивает здание вокруг себя.

Печатает смесью на основе бетона. После завершения работ устройство разбирается либо извлекается с помощью грузоподъемного оборудования.

Производитель утверждает, что его разработка экономит до 70%. Испытания показали, что себестоимость создания квадратного метра – 220$. 3D принтер Apis Corp. в работе:

В ОАЭ строится город, предназначенный для тренировки космонавтов в условиях, приближенных к реальности. Перед тем, как будущие колонизаторы отправятся осваивать Марс, им предстоит построить колонию на Земле. Проект называется Mars Science City. Стены хозяйственных построек возведут из песка с помощью 3D принтера.

Тем временем, NASA совместно с армией США и компанией Caterpillar работают над технологией быстрого возведения экспедиционных конструкций из подготовленной смеси и случайных подручных материалов для строительства казарм, баррикад, барьеров, мостов, заградительных препятствий, барьеров.

В Амстердаме (Нидерланды) установили первый в мире железобетонный мост, сделанный с помощью объемной печати. Мост длиной 8 метров состоит из 800 слоев армированного бетона, способен выдержать вес 40 большегрузов.

Аналогичный проект воплотили в жизнь в Испании. Мост сделан из железобетона. Длина конструкции – 12 метров. Инженеры работали над проектом 15 лет.

В Голландии также напечатали оригинальные зоны отдыха для обустройства общественного пространства. Проект получил название Urban Cabin. «Кабины» сделаны из биопластика.

Apis Corp. напечатали жилой дом за 24 часа. Площадь жилья – 38 метров 2 . Стоимость строительных работ составила чуть больше десяти тысяч долларов.

HuaShang Tengda за 45 дней напечатали особняк, площадью 400 квадратных метров. На производство несущих конструкций было затрачено 20 тонн бетона C30, из которого сделали несъемную опалубку толщиной 250 мм. Сейсмические испытания доказали, что здание способно выдержать землетрясение силой восемь баллов по шкале Рихтера.

WinSun не отстает от конкурентов. Жилой комплекс площадью 1100 квадратных метров:

источник

Сложно сегодня определить, кто придумал первым применять 3Д принтер строительный для печатанья домов, поскольку, начиная с 2000-х годов в этой области, т.е. использовании 3D технологий, исследования проводились параллельно несколькими независимыми группами ученых: в Китае, Нидерландах, Великобритании и США.

Ясно лишь то, что трехмерная печать займет в будущем в строительном деле лидирующие позиции.

Это изменит строительную область кардинально: ускорит сооружение домов, снизит цены, обеспечит достойную сейсмическую устойчивость зданий.

Пока консерваторы сомневаются, конкуренция на рынке печати 3D разворачивается небывалыми темпами. Уже предложили уникальные продукты компании многих стран.

Применили 3D печать и российские компании (в Ярославле, к примеру). Компания «Спецавиа» использует устройство S-1160, использующее цемент марки 500 и смесь его с фиброволокном, а также с минеральными добавками.

Размер рабочей поверхности 3D принтера строительного внушительного размера и составляет 1000х1100х270 см.

Компания «Спецавиа» предлагает шесть вариантов строительных принтеров 3Д высокого качества разной модификации, которые могут отпечатать бетоном элементы для жилых домов размером до 36 м.куб.

Шанхайская фирма Shanghai WinSun и Decoration Design Engineering Co лидирует в списке. Ее принтер трехмерный WinSun составляет 150 метров в длину, в ширину -10, а высотой он 6 метров. Согласитесь, что сооружение солидное. Оно в состоянии шестиметровое здание напечатать за считанные часы, используя для этого смесь, состоящую из цемента, стали и стекла.

Видео: 3Д принтер строительный

Свои первые десять зданий она напечатала три года назад- в 2014 году. Стоимость каждого не превышала 270 000 рублей. По стоимости такое строительство дешевле вдвое, экономия материала превышает 60%, трудозатраты сокращаются на 80%.

Компания, после усовершенствования технологии, создала следующие свои объекты, представленные на выставке в китайской провинции под названием Цзянсу.

Самым высоким представленных разнотипных сооружений был пятиэтажный дом стоимостью 7 млн. руб. Понятно, что в заказах недостатка не было. В числе заказчиков был Египет.

Арендой принтера заинтересовалась Саудовская Аравия, которая согласна в лизинг взять 100 принтеров, на которых планирует напечатать полтора миллиона построек. Арабские Эмираты также заключили договор. Там в минувшем году из таких деталей, напечатанных на принтере WinSun, уже сооружено здание, площадь которого составляет 240 м2.

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.

Собранный им принтер 3D помог напечатать здание. Российские компании России на себя взяли лишь обустройство здания и отделку.

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: 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.

Успешно выдержало сложные условия оборудование благодаря тому, что строительство вели под тентом, где поддерживали нужный температурный режим.

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

Оборудование достаточно небольшое, поэтому не создает при транспортировке никаких проблем. Не нужна ему длительная подготовка к работе.

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.

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

Его «конек» — всевозможные конструкции из спецбетона разнообразной конфигурации. Разработчиком является фирма CyBe Additive Industries.

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.

Сегодня разрабатывают механизм подающий, позволяющий уменьшить вдвое толщину цементного слоя — до 5 миллиметров. Как уверяют разработчики, R 3Dp снижает трудозатраты, уменьшает число отходов и сокращает время, затрачиваемое на возведение домов, на 80%.

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.

Известно лишь то, что для его затвердевания требуется всего несколько минут, что значительно укоряет процесс возведения стен.

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.

В данный период компания занята созданием мобильной версии — RC 3Dp с гусеницами. Он полезен для создания труб для канализации и высоких стен (до 4,5 метров).

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.

Комплект состоит из:

собственно манипулятора;
насосов;
блока управления.

С помощью этого уникального принтера, разработанного нидерландскими учеными, запланировано сооружение конференц-зала, площадь которого составит 90 м2,а форма будет отличаться небывалой сложностью.

Французы не остались в стороне и разрабатывают проект, реализовать который задумано при помощи 3d принтера – Yhnova и способа Batiprint3D ( печать «изнутри»).

Суть его состоит в распылении послойном двух полиуретановых слоев, служащих направляющими конструкциями, между которыми будет заливаться бетон.

Видео: 3Д принтер строительный

По этому проекту, разработанному компанией TICA, планируется постройка пятикомнатного социального жилища, отличающегося стенами дугообразной формы и округлыми углами.

Принтер Batiprint3D способен уменьшить сроки строительства, сократить расходы на эксплуатацию и увеличить теплоизоляционные характеристики.

Планируемая площадь дома составит 95 м2. Возможна печать элементов, достигающих 7 метров в высоту. Начало проекта запланировано на сентябрь текущего года. А в случае его успешного завершения будем иметь инновационный способ, позволяющий в конкретном месте возводить недорогое жилье.

Сотрудники Массачусетского университета поделились разработкой Digital Construction Platform. Этот прототип 3D мобильного принтера, работает который достаточно эффективно, доказательством чему является построенная командой круглая стена, поднявшаяся вверх на 3,6 метра (диаметр – 15 м).

Для возведения использовали в качестве материала для принтера 3Д монтажную пену быстрого затвердевания – 13 часов.

Видео: 3Д принтер строительный

DCP собой представляет кран гидравлический на гусеницах с четырьмя степенями свободы. У однопальцевого манипулятора предусмотрено их шесть.

К слову, при необходимости, его легко заменить другим инструментом:

экструдером термопластичным или пенопластовым;
ковшом;
шлангом;
аппаратом сварочным.

Разработчики говорят, что работать принтер может с:

Весит 3D строительный принтер более 36 тонн и питается вырабатываемой аккумуляторами и батареями солнечными энергией. Применять его можно для проведения строительных работ любой сложности.

Совместимо оно с иными материалами, способными держать форму, среди которых биоматериалы (сено, к примеру), а также программами печати 3D .

Пока на площадках строительных реальных оно не работает, поскольку команда занимается разработкой датчиков приближения, которые отвечать будут за безопасность. Они исключить возможные столкновения гиганта с предметами, имеющимися на строительных площадках и людьми.

Видео: 3Д принтер строительный

С 2012 года компания Словении разрабатывает сразу три модели NoD принтеров – P1-P3.

P1 будет печатать здания площадью до 144 метров квадратных без опалубки.

Видео: 3Д принтер строительный

Его характеристики:

масса — 520 кг;
размер – 18х9х2,5 метров;
мощность — 4 кВт.

габариты – 12х6х2,5м:
масса — 400 кг;
мощность — то же 4 кВт.

вес – 250 кг
размеры — 6 x 3 x 2,5 м
мощность — 3 кВ.

Ориентировочная стоимость Р1 составляет 20000 евро . Стоимость P3 составит порядка 12 тысяч. Для производства одного устройства потребуется примерно два месяца.

Созданием строительных принтеров 3D заняты и менее известные компании. Уже пять лет над созданием их для печати старинных замков трудится Андрей Руденко.

Stroybot2 может создавать цементные слои, толщина которых до 30 мм, а высота достигает 10 мм.

В сравнении с аналогами, точность памяти и аккуратность у этого устройства намного выше. В качестве материала выступает песок с цементом и требующиеся добавки, вносимых в строгой пропорции.

Видео макета филипинского дома:

Видео: 3Д принтер строительный

Андрей планирует напечатать замок Дракулы, который в действительности не жил в замке Бран (Румыния). Если деньги на проект собрать удастся, то в Американском штате Вашингтоне появится его крупномасштабная реплика.

Принтер Андрея обеспечивает завидную точность, позволяет добавлять слои, высота и ширина которых равны соответственно 10 и 30мм (и выше).

Над печатью другого здания — башни Винтерфелла в два этажа из знаменитой «Игры престолов» занимаются с прошлого года специалисты цементного завода в Екатеринбурге. Их принтер способен создавать постройки 8х8х4 метра. Предлагает экологичные модульные жилые дома, также напечатанные с помощью принтера, и компания PassivDom из Украины.

Для создания построек «под ключ» требуется всего восемь часов, а стоят они 32 тысячи долларов . Понятно, что такие устройства могут кардинальным образом изменить строительную отрасль, снизив себестоимость, ускорив процесс сооружения и обеспечив высокую устойчивость сейсмическую.

Остается надеяться, что в недалеком будущем эта технология обеспечит доступным жильем всех нуждающихся.

источник

07 Июл 2019 admin 18