Данная статья посвящена рассмотрению перспективы развития 3D печати в России как производящего элемента строительной отрасли. Показан уровень развития строительной 3D-печати в России и зарубежных странах. Рассмотрены примеры применения строительных 3D-принтеров в России и других странах.
Ключевые слова: 3D-печать, строительный 3D-принтер.
Развитие 3D-печати
3D-печать производится несколькими способами, при этом используются различные материалы, но в каждом из методов используется технология создания послойного твёрдого объекта. Изобрел 3D-печать исследователь из Америки Чак Халл. В 1986 году он показал людям свое изобретение, которому он дал название «установка для стереолитографии». Но по прошествии нескольких лет Скотт Крамп изобрел технологию, используя которую, сегодня функционируют все 3D-принтеры, используемые для малого потребления. Технологию назвали FDM (моделирование путём декомпозиции плавящегося материала). В 2008 году все 3D-принтеры продолжали использовать в качестве основного материала лишь ABS пластик. Но компания Objet Geometries Ltd в том же году представила принтер, работающий с разными типами материалов. Сегодня количество материалов, используемых в 3D-печати, уже превысило отметку в 100, среди новых материалов наиболее интересны биоматериалы и бетон.
3D-печать встроительстве
В 2014 году началось активное строительство зданий с помощью 3D-принтера, в качестве основного материала использовали бетон. В том же году компания из Китая WinSun запланировала постройку десяти 3D-печатных домов, и возвести их, они планировали за сутки, впоследствии они построили еще пятиэтажный дом и особняк. В университете с техническим направлением, который находится в Эйндховене, в начале 2015 года начали работу над созданием 3d-принтера для изготовления домов. За это время команда сделала небольшое количество проектов с помощью 3d-принтера, например, мосты, небольшой павильоны и самое важное началось проектирование жилых домов. Строения, построенные в Эйндховене, будут необычной формы, которую можно сделать только при 3D-печати. Партнеры университета прикладывают усилия, чтобы сделать дизайн качественным и надежным, который вносит инновации в привычные дизайны домов в Нидерландах. Первые жильцы смогут заселиться в свои новые одноэтажные дома, напечатанные с помощью 3d-принтера, в начале 2019 года, в перспективе планируется постройка уже многоэтажных домов. Детали первых домов будут сделаны на собственном 3D-принтере университета, следующая цель инженеров — поэтапно перенести производство на стройплощадку. Заключительный дом напечатают на 3D-принтере уже непосредственно на стройплощадке. Также в других странах началось использование этой технологии в строительстве. Как пример, архитекторы из Нью-Йорка используют 3D-печать, чтобы восстановить облик исторических зданий. Мотивацией для проекта EDG стало желание восстановить дизайн фасада исторического дома на Пятой авеню в Нью-Йорке, который подлежал сносу. Архитекторы утверждают, что классические орнаменты на фасадах слишком сложно или вообще невозможно воспроизвести в настоящее время– вот поэтому команды по всему миру нечасто обращаются к реставрации оставшихся исторических образцов. Новая методика с использованием 3D-печати позволяет создать и встроить элементы фасадного орнамента при очень небольших затратах. В EDG надеются, что разработку можно будет начать применять и в других городах и странах по всему миру. Технология позволяет вернуть ощущение «ручного» производства и также демократизировать процесс дизайна, делая его доступным для всех отраслей.
Развитие 3D-печати вРоссии
В России в 2015 году в рамках выставки «Станкостроение» (Крокус-Экспо) ЗАО «СПЕЦАВИА» были представлены российские разработки и промышленные образцы строительных 3D-принтеров. Менее чем через два года, в феврале 2017, в подмосковном Ступино был создан, полностью напечатанный на 3D-принтере дом. Его возвели прямо на стройплощадке. И довольно быстро технология строительства с помощью 3D-печати добралась до регионов. В конце мая 2018 года ярославские инженеры сделали диагностику первого строительного 3D-принтера в Болгарии. Специалисты «АМТ-СПЕЦАВИА» продемонстрировали как обращаться с оборудованием персоналу покупающей компании. Кроме управления принтером учебная программа содержала в себе — формирование G-кодов, подбор рецептуры из местных материалов и приготовление смесей для печати, регламентное обслуживание оборудования, тестовую печать.
В итоге, местная строительная компания получила строительный принтер «АМТ» S-6044 Long с рабочим полем 8х8 метров. Принтер может печатать стандартными составами на основе цемента М 300–500. Скорость печати составляет порядка 10 кв. м /ч в пересчете на однокамерную стену.
Рис. 1.
Также 3D-принтеры «АМТ-СПЕЦАВИА» уже работают в Дании, Казахстане, Молдове, Узбекистане. На сегодняшний день самым известным проектом компании является 3D-печать жилого дома в Ярославской области.
3D-печать на крупных объектах
В европейской организации по ядерным исследованиям CERN внедряют технологии 3D-печати в разработку новых материалов и деталей — уже с 2014 года элементы Большого адронного коллайдера производятся по технологии SLA с помощью 3D-принтера, их собственной разработки. Сейчас специалисты CERN исследуют способы 3D-печати из металла, инженеров особенно интересуют магнитные сверхпроводники и детали для работы с радиочастотами.
В разработке технологий 3D-печати по методу селективного лазерного сплавления (SLM) с CERN будет сотрудничать компания Simufact Additive. Команда Simufact предоставит исследователям из CERN компьютерные симуляции, которые позволят прогнозировать результаты 3D-печати, обеспечивая более эффективное и рациональное использование дорогостоящих деталей. Платформа Simufact Additive — это цифровой инструмент, интегрированный с программой Materialise Magics и поступивший в продажу более года назад. Симуляцию используют более 60 клиентов, включая немецкого производителя высокоточных компонентов Toolcraft.
Ценность симуляций Simufact для инженеров из CERN очевидна — прогнозирование результатов 3D-печати позволяет с первого раза получать идеальные детали из дорогостоящих материалов. Помимо 3D-печати, платформа Simufact Additive просчитывает результаты тепловой обработки, удаления поддерживающих материалов и печатной платформы, а также других методов обработки металлических деталей.
Заключение
3D-печать имеет широкий спектр применения в нашей жизни. 3D-печать способна если не решить, то помочь решить много глобальных проблем. Разработка проекта здания любой сложности и его возведение займет в разы меньше времени, также данная технология позволит в будущем возводить сооружения на других планетах, в частности на Марсе. Для России технология возведения зданий с помощью 3D-принтера вполне актуальна. С 1февраля 2017 года — все граждане России могут подать заявку на «дальневосточный гектар». С помощью технологии 3D-печати за неделю можно соорудить целый поселок на Дальнем Востоке. У данной технологии, конечно, есть и минусы, среди которых большая стоимость оборудования, но если немного рационализировать эту отрасль, за ней, несомненно, наше будущее. В данной статье освещена лишь часть возможностей 3D-печати, не менее важную роль она играет в медицине и многих других сферах.
Литература:
- http://www.3dpulse.ru
- https://ru.wikipedia.org
