Povezava med gradbeno industrijo in računalniško tehnologijo se je oblikovala skozi leta in danes so njene koristi očitne za strokovnjake na različnih področjih. Orodja za virtualno modeliranje se večinoma uporabljajo za razvoj arhitekturnih in oblikovalskih projektov z visoko natančnostjo. Vendar to ne omejuje potenciala novih tehnologij. Ne tako dolgo nazaj se je začela popularizacija 3D tiskalnikov, ki delujejo na podlagi istih oblikovalskih rešitev z virtualnimi komponentami. Koncept so nadaljevali z gradbenim 3D tiskalnikom. V Rusiji to idejo obvladuje Andrej Rudenko, ki ponuja hiter način za postavitev sten in nekaterih inženirskih struktur. Podobne tehnologije razvijajo tudi na Kitajskem, Nizozemskem in v ZDA.
Na splošno postopek ponavlja tradicionalno gradnjo. Delo se začne tudi z razvojem splošnega koncepta stavbe, izdelavo oblikovalske rešitve in izbiro materialov. Začetne faze gradnje lahko vključujejo tudi uporabo računalniškega modeliranja - v vsakem primeru bodo dejavnosti neposredne namestitve uporabile moč računalnikov.
Nato se oblikuje betonska mešanica, na podlagi katere bodo položene stene. Pravzaprav bi lahko prvi modeli gradbenih tiskalnikov opravljali samo enozložne naloge polaganja stenskih struktur. V sodobnih napravah ni mogoče samo urediti konstrukcij različnih konfiguracij, temveč tudi stopnje gradnje dopolniti z izolacijskimi in obložnimi deli. Seveda ne govorimo o gradnji polnopravnih dokončanih objektov, vendar proizvajalci opreme stremijo k ideji gradnje, ki ne vključuje naknadne obdelave.
Tehnološko je ta metoda podobna delu običajnih tiskalnikov za 3D tiskanje. Le v tradicionalni različici naj bi iz posebnih mas na osnovi plastike in polimerov oblikovali majhne predmete. Pri gradbenih vozilih obstajata dve temeljni razliki. Najprej so dimenzije tiskalnika. Odvisno od različice in značilnosti tehnološkega procesa se lahko po velikosti ujema tako z avtodvigalom kot z majhnim tovornjakom. Drugič, gradbeni 3D tiskalnik uporablja betonsko malto kot delovno maso. Zmes se dovaja tudi skozi poseben ekstruder, ki deluje v avtomatskem načinu.
Mimogrede, visoko natančnost delovanja določa natančno namestitev glave tiskalnika. Tako je možno izvesti polaganje temeljev, sten, stropov, stopnišč in drugih struktur. Odvisno od modela tiskalnika lahko naredite plitke odprtine, servisne odprtine in komunikacijske niše. V nekaterih primerih gradbeni 3D tiskalnik omogoča oblikovanje posebnih lukenj za nadaljnjo uvedbo armaturnih palic.
Kitajski razvijalci so pionirji na tem področju gradbeništva. Ustvarili so tehnologijo, po kateri lahko zgradite hišo v enem dnevu. Druga stvar je, da bo stavba proračunska in s pomanjkljivostmi poceni stanovanj, ki so značilna za to kategorijo. V tem primeru se ne uporablja samo betonska mešanica kot podlaga za gradbeno maso, ampak tudi okolju prijazni industrijski odpadki. Ta odločitev je posledica želje po znižanju stroškov postopka.
Poleg tega po kitajski tehnologiji predvideva vključitev steklenih vlaken v glavno sestavo mase. To bistveno izboljša kakovost rezultata, saj lahka kompozitna ojačitev ne le prekaša tradicionalne kovine glede na trdnost in težo, ampak tudi poenostavi postopek namestitve. Poleg tega se v primeru tiskalnika v sami masi uporablja razrezano stekleno vlakno, kar odpravlja pomanjkljivosti, ki nastanejo zaradi vnosa kovinske ojačitve v že pripravljene odprtine.
Nizozemski inženirji raziskujejo več drugih smeri za promocijo koncepta gradbenega tiskalnika. Ne vodijo jih polaganje mešanic kot takih, temveč izdelava gradbenih materialov in konstrukcij. Proizvodnja keramične opeke, ki se proizvaja z ekstruderjem iz mase brusnega bloka, je postala precej uspešna.
Nizki stroški surovin in minimalni stroški za izdelavo samega materiala naredijo to tehnologijo finančno upravičeno. Toda proces gradnje hiš ni ostal neopažen. Dejstvo je, da 3D tiskalnik za gradnjo hiš proizvaja bloke s stožčasto obliko, kar odpravlja potrebo delavcev po uporabi vezivnih mešanic. Nekatera podjetja obvladajo tudi okvirno gradnjo stavb. V tem primeru tiskalnik natisne polnopravne montažne plošče, iz katerih se naknadno oblikujejo hišni kompleti.
Ustvarjalci gradbenih tiskalnikov si do zdaj ne upajo v celoti predstaviti svojih izdelkov na trgu.
Čeprav zagotovo obstajajo takšni poskusi. Dovolj je omeniti model BetAbram in domači razvoj podjetja SpetsAvia. Hkrati lahko naprave, ki so na voljo širokemu krogu potrošnikov, razdelimo v dva razreda. To je gradbeni 3D tiskalnik velikih dimenzij, ki praktično nima omejitev glede gradnje tipičnih stavb glede velikosti, pa tudi majhnih naprav, vključenih v železniške komplekse. Druga možnost je cenovno ugodnejša in vam omogoča, da spremenite zasnovo glede na zahteve za gradbene naloge.
Gradbeni proces v klasičnem smislu vključuje izvajanje številnih operacij. To ni le polaganje sten, postavitev predelnih sten in postavitev konstrukcije pod streho, temveč tudi soočanje z deli in ureditev odprtin. V skoraj vseh sodobnih različicah 3D tiskalnik za gradnjo hiš omogoča polaganje betonske mešanice. Za druge operacije pa proizvajalci ponujajo pripomočke za pomoč. Na primer, za namestitvene dejavnosti na isti strehi je na voljo hidravlično dvigalo, za zaključna dela pa lahko uporabite tlačni čistilnik.
Na voljo v nekaterih različicah in izboljšanju osnovnih zmogljivosti opreme. Mešalnik na primer rešuje uporabnika pri samostojni pripravi betonske mešanice. Na njej lahko ustvarite optimalno maso z značilnostmi, ki jih zagotavlja tehnologija. Gradnja hiš s tiskalnikom zahteva tudi posebne napajalnike. Za organizacijo tega dela razvijalci ponujajo vhodno ožičenje in električne omare.
Gradnjo po novi tehnologiji je smiselno uporabljati le v nekaterih smereh. Zlasti visoka kakovost je opazna pri polaganju monolitnih konstrukcij. Ustvarjanje temeljev je na primer po hitrosti in zmogljivosti opazno boljše od tradicionalnih tehnik. Ločena dogajanja se nanašajo zlasti na zamenjavo vibrokompresije betonske mase, saj avtomatizacija gradnje v obliki natančne plasti estriha po plasteh odpravlja nastanek zračnih praznin. Na splošno takšni tiskalniki povečajo hitrost procesa in optimizirajo tisto, kar pritegne velika podjetja.
Tudi v sodobnih različicah gradbena tiskarska oprema ne more zagotoviti celotnega cikla namestitvenih in popravilnih del. Kljub želji proizvajalcev in tehnologov, da približajo realnost odpravljanja potrebe po gradnji, je ta ideja še vedno zelo oddaljena. Poleg tega praksa kaže, da v sedanji obliki tehnologija (gradnja hiš s 3D tiskanjem) izgubi zaradi usposobljenega ročnega dela. Izvajanje estriha nič manj kakovostno ne izvaja izkušena ekipa gradbenikov. To velja tudi za tradicionalno zidanje. Kar zadeva hitrost delovanja in natančnost, tiskalnik še vedno zmaga.
Eden glavnih dejavnikov, ki zavirajo širjenje takšne tehnologije, so stroški. Na specializiranih področjih pa obstaja veliko povpraševanje po gradbenem 3D tiskalniku. Cena serijske opreme vstopne ravni je približno 700-800 tisoč rubljev. Za ta znesek lahko računate na omejeno funkcionalnost, ki pa bo vseeno dovolj za kakovostno izvedbo betonskih premazov, ustvarjanje sten in temeljev. Kompleksne tehnološke operacije takšnih naprav ne bodo potegnile.
Enote, ki lahko postavijo popolnoma ogrodje hiš, so zelo razširjene, vendar tudi niso poceni. Praviloma gre za masivni gradbeni 3D tiskalnik, katerega cena je v povprečju 2-3 milijone.Zavedati se je treba, da bodo potrebni tudi posebni materiali v obliki delovnih mešanic - tudi po precej visokih cenah.
Ob vseh pomanjkljivostih strokovnjaki ugotavljajo možnosti tega področja gradbenih tehnologij. Na tej stopnji je še prezgodaj govoriti o gospodarski izvedljivosti uvedbe takšnega razvoja na trgu s pričakovanjem komercialnega uspeha. Bistvo pa ni samo v tem, da je gradbeni 3D tiskalnik drag in svoje najboljše lastnosti pokaže le pri določenih delovnih mestih. Običajno se zmogljivosti takšne opreme v primerjavi s tradicionalnim ročnim pogonom izkažejo za nekonkurenčne. Edina očitna prednost, ki upravičuje uporabo takšne tehnike, je velika hitrost gradnje. Toda spet se to področje razvija le nekaj let in možno je, da bodo v bližnji prihodnosti razvijalci naredili nov korak pri spodbujanju gradbenega tiska.
Ali obstaja možnost tiskanja doma na 3D tiskalniku? 2. julija 2017
Še enkrat sem prebral, da poskušajo natisniti hišo na 3D tiskalniku. No, koliko lahko? Kdo še ne razume, da bo takšna hiša čim bolj preprosta in majhna, ali pa jo bo veliko lažje in hitreje zgraditi po tradicionalnih metodah! Da, znebili se boste ekipe zidarjev, vendar morajo ljudje vzdrževati tudi tiskalnik, dostaviti pa morate tudi materiale. In kaj lahko stori ta tiskalnik? Zgradite preprosto prikolico? Tako ga bo zložil kateri koli »poceni« zidar. In če upoštevate zapletenost komunikacije, programiranje in nenadno popravilo tega tiskalnika, potem res ne vem, kje so vidne prednosti vsega tega ...
Poglejte, 8 profesorjev iz ETH Zürich gradi tri nadstropno stavbo z imenom DFAB House z uporabo skoraj samo digitalnih procesov. Pri gradnji je vključen gradbeni robot - industrijski manipulator na mobilni platformi z gosenicami.
Robot tvori gosto strukturo jeklene žice, ki hkrati služi kot opaž in ojačitev betonske konstrukcije. Posebnost pristopa je, da se betonska mešanica črpa znotraj rešetke in ne presega njenih meja. Tako robot tvori nosilno steno z dvojno ukrivljenostjo-element, ki je primeren za oblikovanje prostorov odprtega tipa. Tudi za gradnjo se uporabljajo elementi iz peska z uporabo 3D tiskalnika, zlasti "pametni strop".
Za oblikovanje fasade se načrtuje uporaba tehnologije dinamičnega litja. Prostori v drugem in tretjem nadstropju bodo zgrajeni iz delov, natisnjenih na gradbenem 3D -tiskalniku v laboratoriju ETH v Zürichu, in posameznih lesenih elementov, ki so jih skupaj združili roboti.
Gradnja trinadstropne stavbe naj bi bila končana do poletja 2018. Hiša bo služila gostom in partnerjem raziskovalnega centra Empa
In kaj je tukaj tako zanimivega, da je nemogoče zgraditi brez tiskalnika in hitreje? Ne, seveda gre za preizkušanje nekaterih tehnologij, zasnovanih za daljno prihodnost, vendar zaenkrat sploh ni impresivno.
Kaj je bilo še na to temo? No, na primer 3D tiskalnik natisne 10 hiš v Šanghaju
Kaj je tako nenavadnega in težkega za navadno stavbo?
Čeprav seveda Shanghai WinSun prekipeva od navdušenja. Testni vzorci stanejo podjetje 50% manj kot pri uporabi klasičnih gradbenih metod. Ampak nekaj oh, kako težko je verjeti glede na stroške dela kitajskih delavcev in stroške takega tiskalnika ali tiskalnikov.
Tu prebivalci Jaroslavlja gradijo prvo hišo v Rusiji, zgrajeno s 3D-tiskalnikom
Nisem videl nobenih argumentov - zakaj je tako?
Tu v mestu Stupino v Moskovski regiji je bila prva hiša natisnjena s tehnologijo mobilnega 3D tiskanja. Apis Cor in skupina PIK sta uspešno zaključila projekt, napovedan decembra 2016.
Decembra 2016 je Apis Cor v sodelovanju s skupino PIK začel tiskati stavbo z mobilnim 3D tiskalnikom. Gradnja je potekala v preskusnem objektu Apis Cor v mestu Stupino na ozemlju tovarne gaziranega betona Stupino. Tiskanje samonosilnih sten, predelnih sten in ovojnic stavb je trajalo manj kot en dan: čisti čas tiskanja je bil 24 ur.
Po končanem tiskanju stenskih struktur smo tiskalnik odstranili iz stavbe z manipulacijskim žerjavom.
Površina tiskane stavbe je 38 m².
Prvič v ruski gradbeni praksi je bila hiša v celoti natisnjena, ne pa sestavljena iz tiskanih plošč.
Zasnova enonadstropne stanovanjske stavbe je nenavadna. Tak projekt ni bil izbran po naključju, saj je eden glavnih ciljev gradnje pokazati fleksibilnost opreme in raznolikost razpoložljivih oblik. Hiša je lahko kakršne koli oblike, vključno z običajno kvadratno, ker dodatna tehnologija nima omejitev pri zasnovi stavbe, ki se postavlja, razen trenutnih fizikalnih zakonov, kar pomeni, da je čas, da se pogovorimo o novem fantastičnem potencialu arhitekture rešitve.
Hiša je bila postavljena v najhladnejši sezoni. Zima je dodala težave udeležencem projekta, saj je uporaba betonske mešanice, ki se uporablja kot "črnilo", možna le pri temperaturah od 5 ° C nad ničlo, čeprav lahko sama oprema deluje pri temperaturah do minus 35 ° C. Težavo so rešili z namestitvijo pokrite tende, kjer se je ohranil zahtevani temperaturni režim.
No, morda so to storili hitro, čeprav še ni znano, kako bi skupina zidarjev iz blokov, kako hitro bi zgradili to škripanje.
In kdo bo živel v teh "majhnih avtomobilih"? In veliko težje bo zgraditi običajno dvonadstropno hišo s tiskalnikom ...
Tiskalnik vam omogoča, da hitro "natisnete" vse stene in druge konstrukcije, na primer stopnice, vendar mora biti streha izdelana po tradicionalnih metodah - še ni tiskalnikov, ki bi lahko natisnili kakovostno streho. Seveda bodo po zaključku gradnje potrebni zunanja in notranja zaključna obdelava, polaganje komunikacij, namestitev oken in vrat.
Vse to je seveda tehnološko napredno, lepo, moderno, zanimivo, a ima to kakšne možnosti v množičnem sektorju in ne le za novice o robotiki in oblikovalskih težavah?
Gradbeni 3D tisk je eno najbolj kontroverznih, a hitro rastočih področij na področju aditivnih tehnologij. Inženirji z vsega sveta tekmujejo pri ustvarjanju 3D tiskalnikov za polaganje malte, projekti pa segajo od grdih, na hitro postavljenih lop do visokih stavb.
Danes se bomo poklonili najbolj znanim imenom s področja aditivnih gradbenih tehnologij in poskušali razumeti, kaj je gradbeni 3D tisk, kako se uporablja in kaj lahko pričakujemo v prihodnosti.
Oblikovanje kontur
Profesor Berokh Khoshnevis velja za enega od ustanoviteljev sodobnih gradbenih tehnologij 3D tiskanja. Berokh, rojen v Iranu, se je preselil v ZDA in je trenutno dekan Univerze v Južni Kaliforniji (USC), tesno pa sodeluje tudi z NASA. Profesor Koshnevis je avtor tehnologije Contour Crafting, ki je tako ali drugače služila kot osnova za alternativni razvoj: gradbeno mešanico nanesemo z ekstruderjem, nameščenim na premični portalni konstrukciji.
Polna različica tehnologije omogoča popolnoma avtomatiziran postopek, vključno z namestitvijo okovja in komunikacij med tiskanjem z uporabo robotskih manipulatorjev. Delo na tehnologiji poteka že od leta 1995, vendar je malo praktičnih rezultatov ali pa so zamolčani. Dejstvo je, da je eden od sponzorjev raziskave ameriška mornarica, ki jo zanima tehnologija avtomatizirane gradnje vojaških oporišč. Od leta 2010 se je NASA začela zanimati tudi za razvoj ekipe, ki potrebuje primerno metodo za gradnjo lunarnih in marsovskih kolonij.
Koshnevisu je na drugi strani uspelo obtožiti kitajsko gradbeno podjetje WinSun ( glej spodaj), ki je hitro okrepil svoj položaj na komercialnem trgu. D -oblika
Ena bolj nenavadnih možnosti gradbenega 3D tiskanja, ki jo je zasnoval italijanski inženir Enrico Dini. V nasprotju s konkurenčnimi namestitvami 3D-tiskalnik D-Shape ne uporablja 3-osno postavljenega ekstruderja, temveč se opira na niz 300 šob, nameščenih na premični ploščadi.
Delovno območje v trenutni različici je 6x6 metrov. Tehnologija je bolj podobna brizgalnemu tiskanju, matrika pa se uporablja za nanašanje vezivnega sredstva na plasti peska. Prvi model tiskalnika, patentiran leta 2006, je bil natisnjen z epoksi smolami, vendar je ta pristop povzročil številne tehnične težave in je bil opuščen. Nova različica, patentirana leta 2008, za veziva uporablja kovinske okside in magnezijev klorid.
Teoretično tehnologija omogoča doseganje visoke hitrosti tiskanja, v praksi pa obstajajo omejitve zaradi počasnega strjevanja materiala - za popolno nastavitev traja približno en dan. Po drugi strani pa preostali material deluje kot podpora, ki delno razbremeni mehanske obremenitve na svežih plasteh. Čeprav se Dini ne odreče upanju, da bo svojo tehnologijo komercializiral, je najbolj impresiven primer praktičnega tiskanja doslej enodelna skulptura, imenovana "Radiolaria", dimenzije 3x3x3 metra. "StroyBot" Andreja Rudenka
Andrey Rudenko upravičeno zaseda mesto enega od pionirjev gradbenega 3D tiskanja. Nadarjeni inženir, ki se je preselil v Minnesoto, je prvič pritegnil pozornost s projektom miniaturnega pravljičnega gradu, narejenim s 3D -tiskalnikom lastne zasnove, imenovanim StroyBot.
Pot razvijalca se je izkazala za trnovo, glavne težave pa niso v tehnologiji, ampak v vseprisotni birokraciji. Soočen z rdečim trakom v ZDA in brez posebnih iluzij o ruskem trgu je Andrey našel podporo v osebi Lewisa Yakicha, kalifornijskega podjetnika in lastnika filipinskega hotela Lewis Grand.
Tam je Rudenko v največji možni meri pokazal zmogljivosti svoje tehnologije, tako da je natisnil prizidek 130m² z več spalnicami, vso potrebno komunikacijo in celo jacuzzijem ( poglejte video spodaj).
Geopolimerni beton iz vulkanskega pepela je bil uporabljen kot potrošni material. Projekt je edinstven tudi po tem, da je hotelsko krilo postalo prvi upravljani 3D-tiskani objekt na svetu. Več o razvoju Andreja Rudenka lahko izveste. Spetsavia
Podjetje Spetsavia ima na ruskem trgu veliko več sreče. Podjetje iz Jaroslavlja, ki se je sprva specializiralo za proizvodnjo CNC strojev za kovinsko industrijo, že nekaj let oblikuje gradbene 3D tiskalnike. Danes ponudbo podjetja sestavlja vsaj sedem možnosti različnih velikosti.
Najbolj znan projekt s 3D -tiskalnikom Spetsavia je bila gradnja nenavadne vratnice na ozemlju jekaterinburške cementne tovarne: direktor podjetja Rinat Brylin, ki je že od študentskih časov navdušen nad 3D -tiskanjem, se je odločil, da bo poravnal stražarjev rastline v repliki grajskega stolpa Winterfell iz priljubljene televizijske serije Igra prestolov. ... Gradnja nenavadne stavbe, natisnjene z dolgim 3D tiskalnikom S-6044, lani. Sodelovanje med podjetjema Brylin in Spetsavia je obojestransko koristno, saj lahko zaposleni v tovarni, ki imajo pri roki 3D -tiskalnik, preizkusijo posebne gradbene mešanice v podjetju, "ne da bi zapustili blagajno." Leta 2016 je podjetje prodalo približno tri ducate gradbenih 3D -tiskalnikov, letos pa predstaviti obsežne projekte: decembra 2015 so strokovnjaki podjetja prvič natisnili polnopravno stavbo s površino 165 kvadratnih metrov. metrov. Med gradnjo so bile uporabljene različne tehnologije, del stavbe je bil natisnjen na kraju samem, nekateri bloki pa so bili natisnjeni v delavnici pred dostavo na gradbišče in montažo. Nepremični opaž je bil v času tiskanja okrepljen. Nosilne elemente sten so po montaži napolnili z betonom, ki ga je izdelala omenjena cementarna v Jekaterinburgu, zunanjo konturo pa izolirali s penastim mavčnim betonom iz tovarne Monolit. Po načrtih lastnika bo zaključek stavbe zaključen to poletje, nato pa bo projekt prikazan javnosti. Apis cor
Spetsavia ima tudi zanimivega, obetavnega konkurenta, ki ga zastopa irkutsko podjetje Apis Cor. Medtem ko 3D -tiskalniki podjetja Spetsavia, tako kot večina konkurentov, uporabljajo portalno shemo, razvoj Apis Cor temelji na uporabi teleskopskega manipulatorja na gramofonu. Z drugimi besedami, tiskalnik gradi stene okoli sebe, po končani gradnji pa ga z žerjavom prepeljejo na drugo lokacijo. Zasnova je že na začetku zasnovana za visoko mobilnost: kompaktna enota, težka šest ton, se zlahka prilega v tovornjak.
Prva celovita predstavitev zmogljivosti nenavadnega 3D tiskalnika je bila končana pred mesecem dni. Nenavadna zaobljena oblika hiše s površino 37 kvadratnih metrov. metrov jasno dokazuje arhitekturno prilagodljivost gradbenega 3D tiskanja. Za postavitev sten je trajalo manj kot en dan, vendar je trajalo približno mesec dni, da se je popolnoma strdilo. Upoštevajte, da je bil projekt izveden v ne najbolj ugodnih vremenskih razmerah, zaradi česar je bilo treba objekt postaviti pod tendo.
Stavba je opremljena s toplotno izolacijo in vsemi potrebnimi komunikacijami, vendar v njej ne bo živel nihče, saj je ta stavba namenjena zgolj demonstracijskim namenom. Naslednji korak je obsežnejši projekt: gradnja dveh demonstracijskih hiš v Teksasu in nato v povezavi z lokalnim gradbenim podjetjem Sunconomy. WinSun
Nazadnje je najbolj znano industrijsko podjetje kitajsko podjetje WinSun. Leta 2014 je podjetje s sedežem v Šanghaju postalo znano po vsem svetu, saj je v samo enem dnevu postavilo deset 3D-tiskanih stavb. Pravzaprav se je vse izkazalo za nekoliko skromnejše: majhne "škatle" so v delavnici tiskali blok za blokom, nato pa jih na gradbišču sestavili brez okovja ali komunikacij, vendar z zasteklitvijo. Kljub temu je bil začetek. Manj kot leto kasneje so se kitajski gradbeniki odlikovali z najambicioznejšim projektom doslej ali bolje rečeno dvema hkrati - s površino 1100 kvadratnih metrov. metrov.
Prizadevanja podjetja niso ostala neopažena: do leta 2016 so se predstavniki podjetja WinSun pogajali o velikih pogodbah z iraškimi in savdskimi oblastmi. Irak mora zgraditi približno deset tisoč hiš, da nadomesti tiste, ki so bile uničene med vojno, Savdijci pa so zainteresirani za takojšnje tiskanje, da bi rešili naraščajočo stanovanjsko krizo. O trdnih pogodbah še ni znanega, vendar se podjetje občasno spomni nase, na primer pri gradnji prve.
"Urad prihodnosti" je bil zgrajen v samo 17 dneh, vključno s komunikacijami, opremljanjem in pohištvom. Gradnja stavbe s površino 250 kvadratnih metrov. metrov, je bila angažirana ekipa osemnajstih ljudi, le en operater pa je skrbel za tiskalnik. Po končani gradnji je bila v stavbi sedež fundacije Dubai Future Foundation. 3D tiskalnik WinSun je portalna struktura dimenzij 36x12x6 metrov, gradbene mešanice s polnili iz recikliranih odpadkov, najverjetneje iz steklenih vlaken, pa se uporabljajo kot potrošni material. Možnosti gradbenega 3D tiskanja
Kakšen potencial torej ima tehnologija gradnje dodatkov? Treba je razumeti, da to ni zdravilo, ne nadomestilo tradicionalnih gradbenih tehnologij, ampak koristen dodatek. Praktična uporaba gradbenega 3D tiskanja se do zdaj izvira iz izdelave različnih dekorativnih elementov in trajnega opaža kompleksnih oblik: če arhitekturni projekti WinSuna niso posebej izvirni, potem predstavitvena stavba Apis Cor v Stupinu, Rudenkovi spiralni stebri in 3D-tiskane cerkvene kupole Spetsavia jasno dokazujejo svobodo oblikovanja.
Vprašanje ojačitve in izolacije je rešeno precej preprosto: ko se natisnejo plasti, se položi vodoravna armatura, po strjevanju 3D natisnjenega opaža se namestijo komunikacije, notranji volumen pa se napolni z dodatno ojačitvijo, izolacijo in prelije z beton v skladu s projektom. Zunanja površina sten je brušena in / ali ometana. Posledično so doseženi znatni prihranki pri odstranljivih opažih in, kar je najpomembneje, pri delu. Slednja točka ima lahko ključen vpliv na hitrost razvoja gradbenega 3D tiskanja v različnih regijah sveta, saj je privlačnost takšne avtomatizacije neposredno sorazmerna z visokimi stroški dela.
Popolnoma avtomatizirane tehnologije za aditivno gradnjo še ne obstajajo, razen teoretičnega razvoja Contour Crafting: vlivanje temeljev in namestitev ojačitve, komunikacij in stropov je treba še ročno izvesti. Po drugi strani pa nič ne preprečuje, da bi te naloge prenesli na ramena robotov. Inženirji s švicarske višje tehnične šole v Zürichu so torej že pokazali robota, ki je sposoben ustvarjati, nizozemsko podjetje MX3D dela na popolnoma kovinskem projektu, avstralsko podjetje Fastbrick Robotics pa načrtuje.
Na 3D-tiskane nebotičnike še ni vredno čakati. V prihodnjih letih se bodo gradbene aditivne tehnologije uporabljale predvsem za izdelavo dekorativnih elementov in razmeroma majhnih oblikovalskih predmetov. Obseg uporabe bo neposredno odvisen od stroškov materiala, dela in celo geografske lege. Na primer, metoda sintranja peska z osredotočeno sončno svetlobo se lahko izkaže za privlačno za gradnjo v puščavskih regijah, saj surovine ležijo tik pod nogami in vir energije visi nad glavo. To tehnologijo, ki jo je prvi preizkusil poljski inženir Markus Kaiser in jo na domačih tleh poimenoval "heliolitografija", celo razmišlja S.A. Lavochkin kot tehnologija iz regolita.
Vodja projekta 3Dtoday Sergey Pushkin in generalni direktor razvojnega podjetja Capital Group Mihail Khvesko sta s Kirillom Tokarevom na televizijskem kanalu RBC razpravljala o sedanjosti in prihodnosti gradbenih tehnologij 3D tiskanja v programu New Economy.
Že dolgo se uporabljajo za izdelavo različnih predmetov. Prej so bili to majhni deli, spominki, proteze itd. Toda znanstveniki so se odločili, da se pri tem ne bodo ustavili, saj so možnosti aditivne proizvodnje res ogromne in meje postavljajo ljudje sami.
Eno od področij, ki se aktivno razvija, je gradnja hiš. Hiša, natisnjena na, lahko reši številne težave. Zato znanstveniki, inženirji in arhitekti iz različnih držav z vsega sveta delajo na tem.
Gradnja hiš s pomočjo lahko reši številne težave, ki obstajajo v sodobni arhitekturi, stanovanjski industriji itd. Omeniti velja najpomembnejše med njimi:
Vendar pa je še veliko težav, ki jih je treba rešiti. Na primer, streha se še vedno gradi na tradicionalen način. Dokončanje, polaganje komunikacij, namestitev oken in vrat se izvajajo ločeno na običajen način. Tako oblikovanje polnopravnega udobnega doma le z aditivno proizvodnjo še ni mogoče.
Prva hiša, s katero so natisnili, v resnici ni bila popoln dom. To je gazebo, ki jo je na svojem dvorišču natisnil Andy Rudenko, navaden prebivalec ZDA. Po delih je tiskal kupole, loke in druge elemente, ki so se sčasoma oblikovali v gazebo v obliki gradu.
Po tem so številna podjetja izkoristila izkušnje in v proces uvedla svoj razvoj. V Združenih arabskih emiratih so s 3D -tiskalnikom zgradili poslovno stavbo. Objekt je že dokončan, povezan s komunikacijami in pripravljen za uporabo. Gre za futuristično strukturo, ki ponazarja možnosti uporabe aditivne proizvodnje v gradbeništvu.
Na Kitajskem so šli še dlje - zgradili so celo vas, sestavljeno iz hiš, katerih moduli so bili natisnjeni. Gre za stavbe ekonomskega razreda, s pomočjo katerih je bilo načrtovano preseliti revne in brezdomce z ulic Šanghaja. Dokler vas ostane nenaseljena.
S pomočjo 3D tiskalnika je nastal najkompaktnejši prenosni dom, ki ga lahko vzamete s seboj na izlete. Ta struktura je kot šotor, v notranjosti pa je vse, kar potrebujete za udobno bivanje. Ta možnost bi morala pritegniti turiste.
Fotografije vseh teh struktur so res impresivne. Kot material se uporabljajo mešanice na osnovi betona. To je material, ki ustreza značilnostim betona M250. V prihodnosti uporaba nove mešanice, ki ustreza značilnostim betona razreda M1000.
Rusija na tem področju ne zaostaja za svetovno skupnostjo. Prva hiša z uporabo aditivnih tehnologij je bila zgrajena v Yaroslavlu. Temelj in streha te konstrukcije sta bila postavljena po standardnih tehnologijah. Stene so v celoti 3D natisnjene. V primerjavi z zidarskimi deli je manj delovno intenziven in veliko hitrejši. Ta hiša je v celoti dokončana, povezana s komunikacijami in pripravljena za vselitev.
Popolnoma natisnjena spiralna hiša je bila postavljena v Stupinu pri Moskvi s 3D -tiskalnikom Apis Cor za prikaz možnosti. Stroški gradnje hiše velikosti 38 kvadratnih metrov so bili približno 600 tisoč rubljev.
Ob predstavitvi opreme, katere videoposnetek si je mogoče ogledati, so dejali, da je možnih več možnosti izolacije: mineralna volna, zasipanje z izolacijskimi sekanci in zapolnitev praznin s penastim poliuretanom. Slednja možnost velja za obetavno, saj bo verjetno v bližnji prihodnosti z istim 3D tiskalnikom napolnjena v stene.
Ta pristop vam omogoča gradnjo sten v 1,5-3 dneh, odvisno od območja stavbe. Naprava lahko deluje na površini 132 kvadratnih metrov. In za gradnjo drugega nadstropja se postavljajo stropi, na katerih se dviga 3D tiskalnik, ki nadaljuje svoje delo.
Tako lahko varno rečemo, da bodo gradbene tehnologije kmalu postale naprednejše. In stanovanja bodo res postala dostopna!
Danes je težko reči, kdo je prvi pomislil na tiskanje stanovanjske stavbe na 3D tiskalniku, vendar je že jasno, da bo v bližnji prihodnosti tehnologija 3D tiskanja postala sestavni del gradbenega posla.
V začetku 2000 -ih je več neodvisnih skupin znanstvenikov začelo raziskovati uporabo tehnologije 3D tiskanja v gradbeništvu.
Inženirji iz Kitajske, ZDA, Velike Britanije in Nizozemske so trdo, neutrudno delali. Možno je, da bodo čez nekaj let vsi lahko kupili 3D tiskalnik za gradnjo hiš na maloprodajnem trgu. Zaenkrat so to le ugibanja.
Poglejmo si že dosežene rezultate.
Skupini inženirjev z britanske univerze v Loughboroughu, ki je delala pod vodstvom dr. Sungwu Lima, je uspelo ustvariti edinstveno cementno sestavo, ki omogoča tiskanje izdelkov katere koli oblike: izbočene, vogalne, ukrivljene, kubične.
Raziskovalci so opustili uporabo tehnologije laserskega sintranja in digitalne obdelave svetlobe. Namesto tega so se vrnili k izvoru 3D tiskanja ob nekoliko spremenjeni tehnologiji zlitja.
Izboljšana formula cementa se uporablja z ekstrudiranjem, kar močno poenostavi gradbena dela, saj ni potrebe po opažu. Pripravljene betonske figure je enostavno prilagoditi in zaključiti.
Poskusi britanskih inženirjev so pustili pečat. Njihova ideja je vzbudila veliko zanimanje med znanstveniki z univerze v južni Kaliforniji. Predlagali so uporabo ogromnih strojev za 3D tiskanje neposredno na gradbiščih.
Trenutno je na patentni urad ZDA poslan projekt, imenovan Contour Crafting, na podlagi katerega se načrtuje sestava ogromnega tiskalnika, ki bo lahko tiskal sestavljene hiše: ne le nosilnih sten, ampak tudi ožičenje skupaj z vodovodnimi napeljavami.
Shanghai WinSun Decoration Design Engineering Co ni čakal, da bodo ameriški oblikovalci sestavili futuristični avtomobil. Namesto tega so podjetni inženirji sestavili lasten 3D tiskalnik WinSun, ki je svetovno skupnost navdušil predvsem s svojo velikostjo.
Naprava, dolga 150 metrov in široka 10 metrov, lahko v nekaj urah natisne stavbo, visoko do 6 metrov. Gradbeni tiskalnik WinSun 3D kot črnilo uporablja cement, ojačan s steklenimi vlakni.
Družba je svoj izum že uresničila. Medtem ko govorimo o poceni, nezapletenih enonadstropnih stanovanjih, pa Shanghai WinSun prekipeva od navdušenja. Testni vzorci stanejo podjetje 50% manj kot pri uporabi klasičnih gradbenih metod.
Zaradi poštenosti velja omeniti, da so se prototipi hiš, katerih nosilne stene so natisnjene s tiskalnikom, pojavili ne le v Šanghaju. V ZDA se aktivno razvija zasebni projekt za gradnjo stanovanjskih objektov. Vodi ga mlad in ambiciozen inženir Andrey Rudenko.
Za razliko od drugih namerava Andrey ustvariti tiskalnik, ki bo lahko doma tiskal ne le na pripravljenem gradbišču, ampak tudi na hribovitem terenu. Avtor projekta je v svojih prizadevanjih že dosegel pomembne rezultate, kar dokazuje ta video:
Medtem ko je delo na glavnem projektu v polnem teku, se je Rudenko odločil javnosti pokazati, česa je sposoben tiskalnik, sestavljen po njegovi tehnologiji.
Posledično se je v Minnesoti pojavil majhen improviziran grad, ki dokazuje, da imajo Andreyeve ideje pravico do uresničitve:
Slovensko podjetje BetAbram je začelo serijsko proizvodnjo tiskalnikov za gradbeništvo. Trenutno je paleta izdelkov slovenskega proizvajalca omejena na tri modele - P1, P2 in P3.
Proračunski model bo stal "le" 12.000 evrov, medtem ko se bodo vodilni v liniji prodajali po ceni 20.000 evrov. Glede na to, da naprava lahko tiska nosilne konstrukcije, so njeni stroški popolnoma upravičeni. Še pomembneje pa je, da se obrestuje z obrestmi.
Družba pravi, da lahko tiskalnik BetAbram P1 natisne 144 kvadratnih metrov veliko betonsko stavbo brez opažev. Omeniti velja, da je višina naprave nekaj več kot dva metra.
Posebna ploščad, nameščena na tirnicah, nastavljivih po višini, hitro dvigne ekstruder vzdolž osi Z, medtem ko so mere osi X in Y omejene (na primer za tiskalnik P3 16 x 9 metrov).
Kaj pa notranje stene? Vse zgoraj opisane tehnologije in izumi so osredotočeni na gradnjo zunanjih struktur. Toda na trgu 3D tiskanja so bila podjetja, ki so resno razmišljala o tem, da bi uredili bivalni prostor od znotraj.
Na primer, Emerging Objects je izumil solni polimer za tiskanje notranjih predelnih sten, ki elegantno preiskujejo sobo. Izumitelji so s kombinacijo gradbenega lepila in soli iz ribnika Redwood City pridobili poceni, lahek, vodoodporen, prosojen material.
Prvi projekt Emerging Objects je bila 3D tiskana hiša z kodnim imenom 1.0. Stene v sobah so v celoti natisnjene iz na novo izumljenega materiala Saltygloo. Rezultat je zelo lepa, graciozna in dokaj trdna hiša, ki bo krasila vsako območje letovišča.
Ronald Rael se je odločil, da se ne bo ustavil pri tem. Nedavno je funkcionar z naslovom Emerging Objects objavil, da namerava zgraditi hišo iz sodobnih 3D tiskanih materialov.
Notranje stene bodo, kot je omenjeno, izdelane iz Saltyglooja, zunanje stene pa bodo natisnjene s črnilom Picoroco, ki je lastniško. Treba je opozoriti, da so vsi gradbeni elementi natisnjeni na industrijski opremi.
Nizozemska se je odločila za nekoliko drugačno pot. Raziskovalci iz laboratorija Sabin Design Lab Univerze Cornell so se odločili, da današnja industrija ni pripravljena za tiskanje celotnih domov. Namesto tega so svoja prizadevanja usmerili v tiskanje keramičnih opek.
Znanstveniki so se odločili, da bodo izognili tradicionalnim delovno intenzivnim gradbenim metodam, tako da bodo brusne bloke, fugirno maso in ročno delo zamenjali z izdelkom, imenovanim PolyBricks.
Sabin Design se je odločil, da se bo oddaljil od tradicionalnih lepil. Polipečne opeke so nastale ob upoštevanju klasičnih stavbnih tehnologij, ki jih uporabljajo gradbeniki za pritrditev lesenih izdelkov. Z drugimi besedami, opečni bloki so zasnovani tako, da gravitacijska sila poveže vse podrobnosti konstrukcije.
Za izdelavo nosilnih blokov je bil uporabljen sodoben 3D tiskalnik v prahu ZCorp 510, ki je v celoti upravičil svojo funkcionalnost in pokazal visoko kakovost tiska.
Vojska je motor sodobnega napredka. Vsaj mnogi ugledni znanstveniki tako mislijo. Kot veste, je večina edinstvenih tehnologij, ki so se pojavile v našem življenju, podarila "civilna" podjetja obrambne industrije.
3D gradnja je ena redkih priložnosti, ko so se podjetja obrambne industrije začela zanimati za prvotni civilni razvoj v vojaške namene.
Ameriško mornarico resno zanimajo konkretne metode tiskanja. Ameriška nacionalna znanstvena fundacija se je ob podpori obrambnih oddelkov odločila, da bo financirala razvoj podjetja Contour Crafting.
To pomeni le eno - 3D tiskanje v gradbeništvu je vsekakor našlo svoje mesto in povsem mogoče je, zelo kmalu bo gradnja postala del tehnologije 3D tiskanja in ne obratno!
