Есть ли перспективы у 3D-печати домов в России?

Кабмин РФ утвердил концепцию развития аддитивных технологий в России. Особое внимание уделено распространению 3D-печати в строительной отрасли. Подробности в материале портала ОКНА МЕДИА.

Правительство РФ приняло концепцию развития аддитивных технологий (3D-печать)

Премьер-министр Михаил Мишустин 14 июля 2021 года подписал распоряжение №1913-р о концепции развития аддитивных технологий.pdf до 2030 года.

Аддитивные технологии – технологии послойного наращивание и синтеза объектов.

Концепция включает:

• организацию производств 3D-принтеров и комплектующих к ним;
• создание и актуализацию необходимой нормативно-технической базы;
• создание благоприятной организационной и правовой среды для продвижения новых технологий с минимумом организационных и регуляторных барьеров;
• активное импортозамещение.

С 1 января 2021 года действует предварительный национальный ПНСТ 495-2020. В нем определены общие правила применения аддитивных технологий и трехмерной печати. Норматив действителен до 2024 года.Фото: в России принята концепция по развитию аддитивных технологий (3D-печать), ©depositphotos.comВласти обещают государственную поддержку важнейшим отраслям экономики в этой сфере.

Спрос на строительные 3D-принтеры будет расти 

Применение аддитивных технологий в мире нашло активное применение в строительной сфере.

Существуют различные типы строительных 3D-принтеров. Они отличаются друг от друга по:

• конструкции;
• методу возведения стен здания.

В зависимости от конструкции строительные 3D-принтеры бывают:

• портальной конструкции;
• 2-х и 4-опорной конструкции;
• на базе руки-манипулятора;
• циркульной конструкции.

Отличительной особенностью разных строительных 3D-принтеров является их способность печатать небольшие архитектурные формы или детали сооружений с последующей сборкой их на объекте, либо печать всего здания на месте возведения дома.

Процесс 3D-печати зданий

Процесс 3D-печати здания выглядит следующим образом. Сначала подготавливается строительная площадка. Затем с помощью специальной программы сервопривод экструдера выдавливает строительную смесь (пескобетон, смесь на основе гипса, фиброволокна, геополимеры) со специальными добавками. 3Д-печать производится горизонтальными слоями – каждый следующий поверх предыдущего. Наносимый слой уплотняет нижний, увеличивая его способность выдерживать вес конструкции. В местах оконных и дверных проемов экструдер делает пропуски для их формирования. Дополнительно конструкция возводимого дома упрочняется с помощью армирования.

Преимущества 3D-печати зданий 

Можно выделить следующие преимущества применения строительных 3D-принтеров:

• высокая скорость строительства – высокая доля эффективного использования рабочего времени (отсутствие простоев, характерных для традиционной технологии строительства), работа днем и ночью. Как следствие ускоренные сроки строительства;
• максимальная автоматизация производственного процесса и минимизация «человеческого фактора». Как следствие: снижение ошибок, строительство в сложно доступных и недоступных для людей местах. Требуются только: оператор принтера и водитель бетономешалки;
• высокое и стабильное качество выполняемых работ;
• полное отсутствие отходов от производственного процесса;
• снижение затрат: энергоресурсов, экономия на оплате труда и прочее;
• широкие дизайнерские и архитектурные возможности, недоступные для традиционного строительства;
• бесшумность процесса строительства. Традиционное строительство дома сопряжено с повышенным шумом от рабочего оборудования и различной техники, приезжающей на стройплощадку. 3D-печатание зданий лишено данных источников шума.

Недостатки 3D-печати зданий 

Помимо очевидных преимуществ трехмерной печати зданий, существуют и ее недостатки:

• для печати стен зданий требуются смеси с высокой скоростью схватывания и затвердевания. Для неответственных деталей, например, малых форм для ландшафта, можно использовать недорогие смеси;
• могут образовываться воздушные полости, снижающие прочность конструкции. Это происходит из-за невозможности виброобработки;
• не до конца отработана технология армирования. Предлагаются разные технические решения, которые требуют проверки временем;
• работы могут производиться только в сухую погоду при плюсовых температурах из-за рабочих возможностей смеси. Сам принтер может работать при низких температурах до -35⁰С;
• напечатать можно только стены. Для качественной 3D-печати привычной конструкции кровли принтеров пока нет. Хотя для нестандартных небольших домов крыши печатают в виде горизонтальных перекрытий, либо печатают дома в верхней части в виде купола, что не требует традиционного потолочного перекрытия;
• высокая стоимость строительного 3D-принтера. Отечественный 3D-принтер для печати зданий стоит около 4,5 млн рублей. Для его окупаемости необходимо построить не одно здание;
• пока можно печатать небольшие по высоте здания в 2-3 этажа. Размеры печатного дома зависят от технических возможностей принтера. Таким образом область применения трехмерной печати здания сейчас ограничено применением в малоэтажном домостроении. Для печатания многоэтажного дома потребуется принтер по высоте больше, чем сам дом. Можно представить, какого размера он должен быть.

Использование 3D-печати в мировой строительной отрасли

Технологию 3D-печати зданий изобрел иранец Хошневис. Строительные 3D-принтеры уже получили широкое распространение в мире. Строители на разных континентах успешно используют аддитивные технологии для печати как отдельных строительных элементов, так и зданий в целом. Здания, построенные с использованием 3D-печати, существуют в Китае, США, Франции, ОАЭ, Саудовской Аравии, Мексике, Испании, Дании, Филиппинах, Италии и других странах.

В России также существуют примеры 3D-напечатанных зданий:

Дом 2017 года в Ступино площадью 37 м², имеет нестандартную форму. Выбор такой интересной формы, разработчики объяснили желанием показать гибкость возможностей 3D-печати при строительстве зданий. Коробка этого дома была напечатана всего за 20 часов. Время застывания бетона 28 дней. Таков срок выполнения основных работ по возведению каркаса здания.

Дом 2017 года в Ярославле напечатан с помощью портального принтера. Это первый в Европе жилой дом, построенный при использовании 3D-печати. Для примера можно сравнить затраты на возведение каркаса этого дома с помощью примененной 3D-печати и обычным способом строительства. Каркас напечатанного здания обошелся в 436 тысяч рублей. Для сравнения такая же коробка дома при традиционном строительстве обошлась бы в 750 тысяч рублей. К тому же сроки ее возведения были бы существенно длиннее.

Пока применение 3D-принтеров для печати зданий ограничено. Пройдет еще лет 10, чтобы они стали интересны для широкого круга строительных компаний. Но уже сейчас можно найти адресное применение для таких технологий. Это, например, строительство временного небольшого бюджетного жилья для беженцев или для людей, лишившихся жилья от природных катаклизмов.

Фото: 3D-печать востребовано для строительства недорого жилья для беженцев и лишившихся жилья от природных катаклизмов, © depositphotos.comОдна итальянская компания для этих целей спроектировала дом площадью 30 м² из природного мусора и глины. Себестоимость строительства такого дома составила всего 1 тысячу $.

Что касается самого большого в мире напечатанного здания, то оно находится в Дубае (ОАЭ). Площадь дома составляет 641 м² с высотой 9,5 м. Власти Дубая планируют к 2030 году построить до 25% новых зданий с помощью трехмерной печати.

Использование 3D-принтеров в строительстве имеет очевидные перспективы. Это позволит сократить количество людей на стройках, исключить человеческий фактор, снизить затраты, повысить производительность труда. Новое направление вдохнет новую жизнь в отечественную строительную отрасль и привлечет в нее молодых амбициозных специалистов. Поддержка аддитивных технологий на государственном уровне позволит строительной отрасли успеть встать на путь инновационного развития, а не деградировать с давно устаревшими технологиями.