Дома напечатанные на 3d принтере: как их строят и почему им пророчат большое будущее? 7 реальных домов, в которых уже живут

И напротив, 3D-печать может сократить отходы практически до нуля. 3D-принтер использует четко определенное количество материала, которое требуется для печати конструкции — ни больше ни меньше. Это может стать большой экономией.

• Сниженное потребление энергии

3D-печать в строительстве стимулирует применение местных доступных материалов и натуральных компонентов. Такая практика может сократить энергозатраты на транспортировке, возведении и производстве, поскольку для большинства местных материалов требуется меньше энергопотребления для обработки или установки. Если традиционные материалы с токсичными химическими примесями заменить на натуральные, то можно снизить токсичность всего строительства.

• Экономия времени и денег

Как и в случае с ИИ в строительстве, 3D-принтер может работать 24 часа в сутки, 7 дней в неделю. Это означает, что строительные проекты имеют потенциал быть завершенными намного быстрее, и можно избежать ряда затрат на низкоквалифицированную рабочую силу. Более того, благодаря 3D-печати отпадает необходимость во временных конструкциях, таких как опалубка и леса, которые обычно используются в традиционном строительстве. Исследования бетонных конструкций, напечатанных на 3D-принтере, выявили значительное снижение требований к опалубке — это  снижает затраты на 35–60%.

• Может реализовывать необычные формы дизайна

Одна из самых привлекающих характеристик 3D-принтеров — их способность создавать сложный и необычный дизайн конструкций, в том числе и единственный, уникальный. Поскольку работа 3д-принтера заключается в наслаивании материала, то их можно запрограммировать на абсолютно любую необычную форму, которую будет намного труднее  создать традиционными техниками.

• Минимизация человеческих ошибок и повышение безопасности 

Опубликованная статистика травм на рабочем месте американским агентством BLS в 2020 году свидетельствует, что строительство- одно из травмоопасных сфер и высоким уровнем частоты заболеваний. Каждый день, около 5333 рабочих гибнет на стройплощадке. А с появлением 3D-печати количество производственных травм и смертельных случаев очевидно снизится, поскольку она делает строительство более программируемым и автоматизированным. Роботизированное строительство требует стандартизированной, точной и полной цифровой информации по зданию, что делает эту технологию более точной и эффективной, с минимальными доработками из-за человеческих ошибок или любых информационных несостыковок. Обычные проблемы с материалами и комплектующими, которые нужно где-то хранить, беречь от повреждения — нивелируются, также исчезают проблемы с монтажом и незавершенной работы из-за повреждений — 3D-элементы создаются по мере строительства, их не нужно перемещать и хранить.

• Освоение новых рынков

Применение 3D-принтера также позволяет строительным компаниям заходить на новые секторы рынков, ранее им недоступные. А для начинающих стартапов-компаний, наличие 3D-принтера будет конкурентным преимуществом. Более того, 3D-печать — это блестящий способ поднять или улучшить репутацию бренда строительной компании среди тех, кто считает, что производство бетона влияет на окружающую среду планеты.

Распространение структурной 3D-печати

3D-печать для усиления конструкции, маломасштабных компонентов и структурной стали может произвести настоящую революцию в сфере дизайна, строительства и освоения космоса. Кроме того, Европейское Космическое Агентство (ЕКА) считает, что используя металлы для 3D-печати для создания высококачественных сложных форм, можно существенно снизить их стоимость, и они станут весьма распространенными.

ЕКА вместе с Европейской Комиссией разработали проект по усовершенствованию печатания металлических компонентов, которые можно использовать в космосе. Всего объединилось 28 европейских партнеров для совместного проекта AMAZE (Additive Manufacturing Aiming Towards Zero — послойная 3D-печать для нулевых отходов от производства и эффективное производство высокотехнологичной металлической продукции).

Практически все можно спроектировать на компьютере, так что в планах AMAZE установить 3D-принтер на борт космического корабля, и  как только астронавту потребуется какая-либо деталь, инструмент — он сможет просто ее распечатать.

Структурная 3D-печать

3D-печать в гражданском строительстве

3D-печать в гражданском строительстве набирает популярность за последнее десятилетие, как и в аэрокосмической и биомедицинских отраслях. Эта революционная производственная техника основана на ее уникальной возможности создавать любую геометрическую форму без каких-либо формальных ограничений, сводя к минимуму отходы, но повышая производительность и результаты. Активное движение строительной отрасли навстречу автоматизации за последнее время достигло важных рубежей, включая создание первых конструкций при помощи роботизированных «рук» и технологии 3D-печати.

Применение метода 3D-печати в создании структурных элементов из полимерных материалов, бетона и металлов становится все распространеннее.

Эти техники в гражданском проектировании могут создавать свободные формы и инновационные архитектурные конструкции благодаря использованию программному обеспечению, интегрированному в СAD.

Однако несмотря на значительные исследования в аэрокосмической отрасли и биоинженерии по оценке и анализу этого механизма, по прежнему недостаточно понимания по его использованию, воздействия 3D-напечатанных материалов в гражданских сооружениях, как с точки зрения свойств материалов, так и структурной реакции.

Императорский колледж Лондона

Читайте также: Лучшие приложения для стройки в 2021

WIKI HOUSE —  3D печать в строительстве: что в основе концепта

Wiki House — это инновационный проект, созданный небольшой группой архитекторов в Лондоне в 2011 году. Он предлагает цифровую систему с открытым кодом для проектирования домов, что позволяет пользователям создавать, загружать и делиться разным дизайном и печатать свои собственные дома.

Комплект набора не требует каких-то специальных знаний и обучения и может быть создан за 1 день. Элементы в цифровом виде вырезаются из обычного листового материала, наподобие фанеры, применяя станок с ЧПУ. И это намного быстрее, менее затратно и не требует участия экспертов, как в обычном традиционном строительстве.

Стандартный дом с двумя спальнями может быть построен менее чем за £50,000, а к основному каркасу сооружения можно добавить дополнительные компоненты, такие как облицовка, изоляция, окна и прочее. Первым домом, который был построен на базе технологии Wiki House с открытым кодом, стал  двухэтажное здание. 3D-напечатанный дом был представлен на Лондонском фестивале дизайна в 2014 году.

Движение Wiki House возглавил Аластер Парвин, чья презентация на TED «Архитектура для людей, созданная людьми»  рассказала о перспективах 3D-печати в строительстве. Создатель этого проекта верит, что Wiki House может помочь в решении жилищного вопроса, особенно в чрезвычайных ситуациях, таких как землетрясения (есть уже доказательство, что 3D-напечатанные дома могут выдерживать толчки до 8 баллов).

В будущем это может стать реальной альтернативой недорогих домов, одновременно позволяя заказчику контролировать дизайн проекта.

3D-здание, построенное с использованием Wiki House

Станет ли 3D- печать экологическим будущим строительства?

3D-печать способна коренным образом изменить цепочку и структуру поставок, благодаря новому методу проектирования и производства. Согласно исследованию,  3D-печать может помочь строительной отрасли стать более экономичной, более эффективной и экологичной.

Ученые из Саксонского Университета Прикладных наук Иво Котман и Нейлс Фабер утверждают, что технология 3D печати «изменят правила игры». Они исследовали возможности 3D-печати бетона, и их выводы таковы:

• 3D-печать сокращает цепочку поставок и в целом сам процесс проектирования. 3D-печать прямо на стройплощадке исключает трудоемкие этапы процесса проектирования. Архитекторы, инженеры, подрядчики, клиенты и  руководители, которые обычно должны активно участвовать в проекте, в 3D-печати больше не нужны.
  Поскольку все задачи могут совмещаться в одной фигуре архитектора, который использует метод моделирования и воспроизводит точные целостные конструкции.
• Монтаж труб и проводка электричества становятся проще и более эффективнее. Системы отопления, изоляция, водопровод и электричество — все это требует трудоемкого монтажа на месте при традиционном строительстве. Однако при 3D-печати некоторые из этих функций могут быть включены в процесс 3D-печати. Печать полых стен требует меньше ресурсов, улучшает изоляцию и она дает возможность использовать напечатанные на 3D-принтере каналы для подачи горячей или холодной воды. Более того, нивелируется необходимость установки на стройплощадке, что напрямую влияет на сокращение отходов.
• Лучшая логистика. 3D-печать устраняет 3 проблемы, связанных с логистикой и доставкой. Во-первых, много материалов и элементов часто портятся при доставке, а если печатать все на площадке, то повреждения минимизируются

Во-вторых, чтобы выдерживать транспортировку, части должны быть с повышенными техническими характеристиками, что по умолчанию удорожает их, а значит, и весь проект. Избежать таких дополнительных затрат поможет 3D-печать прямо на строительной площадке.

• Создание индивидуальных проектов домов, доступных для широкого рынка. Обычно строительство дома с привлечением к проекту архитектора дорогое удовольствие для большинства потребителей. Но с 3D-печатью из бетона вы можете не беспокоится о выбранной форме, это не будет стоить дороже. Фактически, это значит, что в будущем больше людей смогут покупать дома по их собственному проекту в соответствии с их индивидуальными потребностями

Обратная сторона медали

Несмотря на определенно привлекательную инновационность 3D-печати, все же важно рассмотреть ее беспристрастно, убрав некоторую стимуляцию популяризации. Скептики отмечают несколько недостатков этой технологии.

• Стоимость исследований и разработок

Большинство строительных компаний работают с относительно невысокой рентабельностью. Чтобы повсеместно начать применять 3D-печать, потребуются немалые инвестиции.

• Будут ли потребители рассматривать это как маркетинговый ход?

3D-напечатанные дома, офисы, магазины и прочие сооружения инфраструктуры часто здорово впечатляют. Но действительно ли хотят большинство людей жить или работать в таких? Для большинства людей все же кирпичные дома гораздо привычнее и привлекательнее. Другие технологии, такие как сборные дома также некоторое время назад казались привлекательной технологией будущего, однако так и не получила широкого распространения, несмотря на то, что во многих случаях она была дешевле традиционной.

• Сложность с интеграцией с другими составляющими 

3D-принтеры могут выполнить уникальный и интересный дизайн. Однако, если вам нужно здание, в котором будут использоваться разные материалы или разные элементы, которые не подойдут для 3D-печати, то это будет сложной задачей включить 3D-принтер для строительного процесса.

• Нехватка квалифицированной рабочей силы

При существующей проблеме недостатка квалифицированной рабочей силы в строительном секторе в целом, 3D-печать потребует еще большего набора специализированных знаний и навыков, который придется выбирать из и без того небольшой ниши кандидатов. Так что поиск специалистов для работы в 3D печати для строительства может стать еще одной трудной задачей в будущем.

• Контроль качества строительства

Погодные условия могут замедлять традиционный процесс строительства, но для 3D-печати дела обстоят еще хуже. Фактор окружающей среды для коммерческого строительства может снизить востребованность 3D-печать. Более того, контроль качества может быть намного серьезнее задачей, требующей постоянного мониторинга процесса реальными людьми на стройке.

•  Отсутствие стандартов и правил

Несмотря на регулярное упоминание 3D-печати в СМИ, она все же еще не оказала существенного влияния на строительный сектор. Существует очевидная проблема ответственности при использовании таких принтеров, даже больше, чем человеческая ответственность при  выполнении некоторых строительных работ. И довольно много других неясностей в отношении этой технологии. Так что пока не будут установлены нормы и стандарты, а также правила в этой области, 3D-печать вряд ли станет мейнстримом в строительной индустрии.

Читайте также: Новые технологии в строительстве 2021

Как 3D-печать может интегрироваться со строительством?

На данный момент есть веские доказательства, что 3D-печать заслуживает внимания и может применяться в строительном сегменте, и скорее всего, что эта технология будет больше применяться в ближайшие годы. Правда, неизвестно, насколько широко будут применяться эти устройства на стройплощадке, или они останутся лишь инструментом для изготовления блоков-элементов для сборных конструкций. Но для определенных проектов резонно предполагать, что 3D-принтеры и эта технология в строительстве будут обязательным инструментом в арсенале строителей.

О PLANRADAR

PlanRadar была основана в  2013 году и предоставляет инновационное мобильное программное решение для строительства и недвижимости. Наше приложение доступно на всех устройствах iOS, Android и Windows и уже помогло более 13 000 клиентов оцифровать свой рабочий процесс в более чем 55 странах. Узнайте больше о приложении здесь.

домов, напечатанных на 3D-принтере, уже здесь и пользуются большим спросом – DesignWanted : DesignWanted

Архитектура

Сокращение затрат, экономия времени и устранение отходов – может ли 3D-печать изменить жилую архитектуру в том виде, в каком мы ее знаем?

Лучше, быстрее, экологичнее. Дома , напечатанные на 3D-принтере, революционизируют наши представления о строительстве домов, предлагая устойчивую, экономичную и гибко настраиваемую альтернативу традиционным методам строительства.

Благодаря 3D-печати, полностью заменившей традиционную систему строительства и раздвинувшей существующие границы инноваций, будущее жилищного строительства изменилось.

Реальность, синоним умного производства, 3D-печать составляет важную часть переформовочного строительства в Индустрии 4.0, какой мы ее знаем.

По данным Grand View Research, объем мирового рынка оценивался в 13,84 млрд долларов США в 2021 году, и ожидается, что совокупный годовой темп роста (CAGR) составит 20,8% в период с 2022 по 2030 год. 3D-принтеры были поставлены в 2021 г., и ожидается, что к 2030 г. поставки достигнут 21,5 млн единиц9.0005

Соревнуясь в разработке лучших технологий, отраслевые игроки продолжали участвовать в своего рода космической гонке — буквально тоже, причем даже НАСА блестяще использует и пожинает плоды 3D-печати.

Но в чем преимущества 3D-печати?

В условиях неопределенности в строительной отрасли из-за нехватки квалифицированных рабочих, роста затрат, глобальной нехватки жилья, регионов, пострадавших от стихийных бедствий, и последствий изменения климата – на помощь приходят новые цифровые и устойчивые возможности аддитивного производства.

Поскольку 3D-печать обеспечивает высокую гибкость дизайна, легко достичь баланса между формой, функциональностью и эстетикой.

Несомненно, этот процесс обладает значительным потенциалом для повышения эффективности и производительности. Он не только обеспечивает высокую степень надежности планирования с самого начала, снижая вероятность ошибок проектирования и травм рабочих, но и требует минимальных усилий по координации и мониторингу. При этом время строительства резко сокращается, что также приводит к меньшим затратам.

Его экологические преимущества также безграничны. Это сводит к минимуму использование материалов, использует натуральные, органические или переработанные материалы, производит меньше отходов, снижает потребность в транспортировке, а также уменьшает углеродный след.

Итак, как работает 3D-печать?

Проще говоря, трехмерные формы сначала проектируются с помощью компьютерного процесса без использования опалубки.

При умелом использовании большой печатной машины бетон или другие материалы, от грунта до строительного раствора, специальных полимеров или переработанных и других пластиков, экструдируются слой за слоем, чтобы затем без усилий формировать фундаменты, стены, колонны, лестницы, а также другие строительные элементы.

Поскольку эта система является портативной, она идеально подходит для производства сборных конструкций за пределами площадки и применения на месте, устраняя необходимость в частом перемещении и калибровке.

Теперь, когда вы все в курсе, прокрутите, чтобы изучить эти эклектичные, но единственные в своем роде дома, напечатанные на 3D-принтере, которые уже построены по всему миру!

1. House Zero

Строительная технологическая компания ICON и архитектурная студия Lake Flato представляют современный дом площадью 186 квадратных метров, напечатанный на 3D-принтере в Остине, — House Zero, который так же завораживает, как и красив.

Три спальни с двумя с половиной ванными комнатами, а также жилая единица с одной кроватью и аксессуарами для ванных комнат выделяются своими волнообразными формами и уникальной ребристой структурой, гармонично сочетающейся с современным выражением середины века.

«House Zero — это эпицентр появления совершенно новых языков дизайна и архитектурных наречий, которые будут использовать роботизированную конструкцию, чтобы доставлять из нашего жилья то, что нам больше всего нужно — комфорт, красоту, достоинство, устойчивость, достижимость и надежду» говорит Джейсон Баллард, соучредитель и генеральный директор ICON.

Созданное для нулевой энергии, это климатически чувствительное пространство построено с использованием строительной системы ICON Vulcan, которая использует 3D-печать — технологию, которая механически распределяет слои материала на основе компьютерной программы для укладки стен этого дома.

Стены, армированные сталью, в течение 10 дней печатаются с использованием запатентованного материала ICON, называемого Lavacrete, — цементоподобного вещества, воздухонепроницаемого и дополнительно обеспечивающего повышенную теплоизоляцию.

В то время как внешние стены состоят из мягких линий Lavacrete, его интерьеры, потолок и стропила сделаны из дерева, что создает успокаивающую теплую ауру.

Неподвластный времени, уходящий корнями в землю и по-настоящему демонстрирующий, какой может быть жизнь – он привлекает внимание к миру природы благодаря принципам экологичного биофильного дизайна.

2. Mighty Buildings

Mighty Buildings завершает строительство дома площадью 159 квадратных метров, распечатанного на 3D-принтере, в южной Калифорнии как часть жилого комплекса из 40 квартир в Дезерт-Хот-Спрингс, в котором исследуются стратегии экологического и экономического развития.

Ehrlich Yanai Rhee Chaney Architects (EYRC) создали этот заманчивый дом с двумя спальнями и двумя ванными, известный как Quatro, который, по словам команды, будет производить столько энергии, сколько потребляет, используя гибкий, панельный набор деталей Mighty Buildings.

«Мы рады быть первой компанией в мире, которая завершила то, что мы считаем стандартом устойчивого жилья будущего», — говорит Слава Солоницын, генеральный директор Mighty Buildings. «В результате застройщикам жилья больше не придется выбирать между рентабельностью, качеством, дизайном и защитой планеты!»