Технологии 3D-печати в строительстве: реальные возможности и ограничения

    Технологии 3D-печати в строительстве представляют собой инновационный подход, который способен значительно трансформировать традиционные методы возведения зданий и сооружений. Благодаря применению специальных материалов и автоматизированных систем, 3D-печать позволяет создавать конструкции с высокой точностью и скоростью, что способствует снижению затрат времени и ресурсов. Эта технология открывает возможности для реализации сложных архитектурных решений и индивидуальных проектов, а также способствует минимизации отходов за счет точного дозирования материалов. Однако, несмотря на значительный потенциал, у технологий 3D-печати в строительстве существуют определённые ограничения, связанные с масштабируемостью процессов, прочностью и долговечностью напечатанных элементов, а также с необходимостью разработки специализированных материалов, отвечающих строительным стандартам.   

  Приобретение строительных материалов в компании "МОСБЛОК" в Москве предоставляет возможность обеспечить качественное и надежное оснащение любого строительного проекта. Компания зарекомендовала себя как надежный поставщик, предлагающий широкий ассортимент продукции, отвечающей современным стандартам и требованиям строительной отрасли. Благодаря профессионализму специалистов и налаженной логистической системе, "МОСБЛОК" гарантирует своевременную доставку материалов в необходимом объеме и ассортименте, что особенно важно при реализации масштабных строительных и ремонтных работ. В каталоге компании представлены как современные строительные материалы, такие как теплоизоляционные, отделочные, кровельные и фасадные системы, так и комплектующие, необходимые для обеспечения долговечности и безопасности сооружений. Высокий уровень сервиса, консультационная поддержка и возможность индивидуального подбора материалов позволяют клиентам выбрать оптимальные решения, учитывая особенности проекта и бюджетные ограничения. В Москве, как одном из крупнейших мегаполисов страны, наличие надежного поставщика строительных материалов играет ключевую роль в успешной реализации строительных задач, и "МОСБЛОК" занимает прочное место среди лидеров рынка благодаря своему профессионализму и ориентированности на потребности клиентов.

   3D-печать давно уже перешла из разряда ноу-хау в инструмент, который активно используется в разных отраслях. Дошла она и в строительную отрасль, открыв новые горизонты в проектирования и возведения зданий. Она уже активно применяется в России и в других странах мира в строительстве коттеджей и других зданий малой этажности. В обозримом будущем прогнозируется массовое внедрение инновационных стройматериалов и новых методов печати, которые будут активно в строительной отрасли. Однако пока у технологии есть значительные ограничения, связанные с качеством материалов, стоимостью оборудования. Давайте разберемся в вопросе детальнее.

Как печатают дома уже сейчас?

В основе 3D-печати в строительстве лежит аддитивный процесс послойного нанесения строительной смеси, чаще всего бетона и композитов. Проще говоря, для строительства такого «напечатанного» дома, нужно привезти на участок специальное оборудование, которое внешне похоже на мостовой кран. По этому крану перемещается печатающая головка, из которой слой за слоем выходит быстросхватывающийся пескоцементный раствор. Особенность таких домов – отсутствие острых углов, довольно интересный и футуристичный дизайн. Современные принтеры позволяют возводить дома буквально за считанные дни. Однако стены у такого дома достаточно тонкие и хрупкие, а сам процесс строительства требователен к погодным условиям. Если во время работы пойдет сильный дождь, это сильно скажется и на внешнем виде строения, и на качестве стен. К тому же внутрь их нужно заливать или «встраивать» теплоизоляцию. Также позаботиться нужно и об армировании. 

 Это значительно сокращает сроки строительства по сравнению с традиционными методами. Использование функционально-градуированных материалов, то есть многослойных композитов с заданными свойствами прочности и теплоизоляции – следующий шаг в 3D-печати в строительстве. Благодаря этому дома напечатанные здания станут намного прочнее и теплее, чем те, которые уже возводятся. Развитие многоцветной и полиматериальной 3D-печати расширяет возможности создания сложных архитектурных форм с разнообразными физическими свойствами. Главные технологии включают селективное лазерное спекание и прямая лазерная наплавка, которые совершенствуются для удешевления производства, а также для того, чтобы следующее поколение печатных домов было прочнее и доступнее.

Реальные возможности

3D-печать в строительстве позволяет создавать сложные геометрические конструкции без необходимости в опалубке, что открывает новые возможности для архитектурных решений и оптимизации внутреннего пространства, а еще существенно удешевляет весь процесс. 

Благодаря этой технологии уже возможно:

• Быстрое возведение жилых зданий и инфраструктурных объектов.
• Снижение трудозатрат и использование меньшего количества рабочих.
• Оптимизация строительства с учетом климатических и инженерных условий.
• Строить дома без необходимости в отделке фасада, ведь готовые напечатанные стены сами по себе выглядят довольно эстетично. Можно ограничиться лишь их покраской.
• Возводить здания необычной уникальной формы.
• Повышение энергоэффективности благодаря геометрии стен и возможности использования разных теплоизоляционных материалов.

В России уже есть дома, построенные с помощью 3D-принтеров. Пока они фактически в единичном количестве. Поскольку технология продолжает развиваться, и уже есть реальные проекты по их утеплению и усилению конструкции, ожидается, что в 2036-му году в России количество домов, построенных на основе 3D-печати, составит до 10% от всего жилого фонда. 

На текущий момент технология 3D-печати в строительстве в РФ успешно применяется для создания отдельных строительных элементов. Строительные панели разной формы печатаются в заводских условиях, а не на объекте. Их можно утеплить или заполнить сыпучими материалами. Готовые панели можно использовать в качестве элементов заборов, клуб, для строительства малых архитектурных форм.

Вызовы и сложности

Несмотря на прогнозируемую перспективность технологии за счет ее скорости, архитектурных возможностей и других преимуществ, есть у строительной 3D-печати и серьезные преграды к тому, что она стала массовой.

В частности, войти в «широкий формат» ей мешают:

• Высокая стоимость оборудования, ведь современные строительные 3D-принтеры стоят от 5 до 50 миллионов рублей.
• Жесткие требования к качеству и составу строительных смесей. Они должны иметь необходимую пластичность, прочность и нужные сроки схватывания, из чего следует, что строить с помощью этого метода можно далеко не из всех видов цементно-бетонных смесей.
• Проблемы с армированием бетонных конструкций, отпечатанных на 3D-принтере.
• Отсутствие нормативной базы и стандартов, регулирующих аддитивное строительство. Особенно критично этого для многоэтажных зданий, где прочность, несущие качества стен – факторы, от которых зависят жизни сотен и тысяч людей.
• Необходимость квалифицированных операторов и специалистов для настройки и обслуживания оборудования.
• Ограничения по масштабам строительства и необходимости доработок под конкретные проекты. Это значит, что типовой или шаблонный проект строительства невозможен, а значит, разработка индивидуального для каждого заказчика – еще одна статья расходов.

Для окупаемости одного принтера нужно за один подход построить нескольких домов, что замедляет массовое внедрение технологии, ведь не так-то простой найти соседей, которые также как и вы, хотели бы попробовать что-то новенькое.

Что в перспективе

О планах и ожидаемых инновациях в сфере строительства с использованием 3D-печати, мы уже говорили, но для понимания, каковы ее реальные перспективы в самом обозримом будущем сопоставим все возможности и ограничения этой технологии.

Таблица: Сравнение возможностей и ограничений 3D-печати в строительстве

Из этого следует, что 3D-печать в строительстве — это перспективная, но пока развивающаяся технология. Она постепенно меняет привычные подходы к возведению зданий, а совершенствование материалов, расширение нормативной базы и обучение специалистов для широкой адаптации 3D-принтеров в строительстве позволит со временем использовать ее куда активнее.