CC BY
1
УДК 624.05
ПЕРСПЕКТИВА ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЭБ-ПЕЧАТИ ДЛЯ ПОСТРОЙКИ ДОМОВ
О. А. Баранова, К. А. Чуйкин Научный руководитель - А. П. Багаева
Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева
Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газеты «Красноярский рабочий», 31
E-mail: olga.baranova.98@mail.ru
Рассматривается технология 3D-nenamu, ее преимущества и недостатки, перспективы развития в строительной области.
Ключевыеслова: 3D-nenamb, 3D-npuHmep, аддитивное производство.
PROSPECT OF USING 3D-PRINT FOR HOUSE BUILDING
O. A. Baranova, K. A. Chuikin Scientific Supervisor - A. P. Bagaeva
Reshetnev Siberian State University of Science and Technology 31, Krasnoyarskii rabochii prospekt, Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: olga.baranova.98@mail.ru
This article discusses 3D printing technology, its advantages and disadvantages, development prospects in the construction field.
Key words: 3D-printing, 3D-printer, additive manufacturing.
На текущий момент происходит довольно быстрое развитие 3В-технологий, которые все больше внедряются в самые разные сферы деятельности. Все чаще уделяется внимание такой 3В-технологии, как печать на 3В-принтерах.
3Б-печать — это построение реального объекта по созданной на компьютере трехмерной модели. Этот процесс представляет собой повторяющиеся циклы нанесения слоев материла.
Первым изобретателем 3В-печати считается Чарльз Халл, представивший свое изобретение в 1986 году. Некоторое время спустя, благодаря усилиям Скотта Крампа была создана технология, которая успешно используется по сей день. Долгое время печать производилась только с использованием пластика. На данный момент для печати используется уже более 100 видов материалов.
Сейчас появился такой термин, как «аддитивные технологии» - синтез объекта с помощью 3D технологий, послойное наращивание [1].
Аддитивным технологиям нашлось применение в огромном количестве сфер деятельности: автомобилестроение, авиационная промышленность, медицина, изготовление одежды, бытовой техники. Не осталась в стороне и сфера строительства, ведь это отличный способ возведения малоэтажных зданий.
Технология в сфере строительства начала использоваться с 2014 года, когда в Китае и США началась работа по созданию оборудования, которое объединяло бы экструзию (метод для изготовления объектов из полимерных материалов - различных пластмасс, резиновых смесей, использующий продавливание через формирующее отверстие) и многоструйное моделирование (технология, использующая специальные печатные головки с массивами
Секция «Информационно-экономические системы»
сопел, для построения слоев). Тогда были созданы первые ЗБ-принтеры, использующие в качестве основного материала бетон [2].
Первые подобные принтеры были способны создать малогабаритные архитектурные формы. Сейчас используется более новая и усовершенствованная техника, позволяющая построить жилые дома с разводками под коммуникации, оконными и дверными проемами, перегородками всего за сутки.
Технология позволяет производителям в процессе сборки отойти от единой конструкции, важны лишь высота возводимого здания и траектория выкладывания материала.
Наиболее усовершенствованные модели принтеров могут быть оснащены электроподъемником, для печати на подготовленном фундаменте, и дополнительными стрелами, обеспечивающими ускоренную подачу материала [3].
Распространение ЗБ-печати в строительстве началось с 2015 года. Первые постройки были созданы в процессе разработки принтеров, способных создавать жилые дома. Ими были различные мосты и павильоны, но это только первые шаги к успеху.
В США ЗБ-печать была использована для восстановления облика исторических зданий. Классические орнаменты фасадов слишком сложны для воссоздания, многие дома подлежали сносу. Однако ЗБ-печать позволила воссоздать и встроить элементы фасадов, понеся при этом довольно скромные затраты. Технология создает ощущение «ручного» производства и может быть использована в различных городах мира.
В России первый дом, полностью напечатанный на ЗБ-принтере, был создан в 2017 году.
Главной причиной использования аддитивного производства зданий является значительное сокращение времени застройки. К преимуществам использования ЗБ-технологий в строительстве можно отнести:
1. Экономию финансовых затрат и времени (здание можно возвести в кратчайшие сроки, не требуется большое число персонала, снижение количества использованных материалов и расходов на логистику);
2. Возможность воплотить в реальность сложные геометрические формы, самые смелые дизайнерские решения;
3. Возможность постройки домов с учетом различных территориальных особенностей (например, сейсмических поясов);
4. Уменьшение до минимума человеческого фактора, обеспечивающего непрерывный процесс стройки и максимальную точность.
Однако, есть и минусы данной технологии, которые препятствуют широкому распространению ЗБ-принтеров[4]:
1. Невозможность применения бетона, требующего виброобработки, из-за чего происходит снижение прочности материала. Требуется усовершенствование существующих материалов либо разработка новых;
2. Стрежни, устанавливаемые вертикально, мешают свободному перемещению принтера;
3. Во время заливки слоев имеет место воздушная прослойка, что обеспечивает дополнительное утепление, однако этого недостаточно для стран с холодным климатом. В таких домах требуется дополнительное утепление. После застывания материала и прокладывания коммуникаций необходимо заполнить внутренний объем дополнительной арматурой, утеплителем и бетоном [5];
4. Используемый при строительстве бетон застывает только при плюсовой температуре, что существенно ограничивает использование ЗБ-принтеров в холодное время года;
5. Возводимые здания не могут быть выше четырех этажей из-за невысокой прочности конструкции.
Таким образом, технология ЗБ-печати, хотя и требует дополнительных вложений и доработок, имеет огромный потенциал и будет использоваться все активнее. Трехмерная печать показала себя как быстрый и дешевый вариант строительства. Вполне вероятно, что
через некоторое время выражение «напечатать дом» будет часто использовано и не сможет никого удивить.
Использование 3Б-принтеров в сфере строительства поможет решить существующие проблемы, а также позволит вывести отрасль новый уровень.
Библиографические ссылки
1. Аддитивные технологии - что это такое и где применяются. 2019. [Электронный ресурс]. URL: https://sk.ru/news/b/press/archive/2019/09/18/additivnye-tehnologii-_1320_-chto-eto-takoe-i-gde-primenyayutsya.aspx (дата обращения: 23.03.2020).
2. Лохмутов Н. Д., Куличков Д. В., Ермолаева В. В. Перспектива развития ЗБ-печати в строительстве // Молодой ученый. — 2018. — № 23. — С. 177-179.
3. Применение 3Б-печати в строительстве. [Электронный ресурс]. URL: https://make-3d.ru/articles/primenenie-3d-pechati-v-stroitelstve/ (дата обращения: 23.03.2020).
4. Применение 3D принтеров с строительстве, достоинства и недостатки технологии. 2016. [Электронный ресурс]. URL: http://izron.ru/articles/tekhnicheskie-nauki-tendentsii-perspektivy-i-tekhnologii-razvitiya-sbornik-nauchnykh-trudov-po-itoga/sektsiya-6-gornaya-i-stroitelnaya-tekhnika-i-tekhnologii-spetsialnost-05-05-00/primenenie-3d-printerov-v-stroitelstve-dostoinstva-i-nedostatki-tekhnologii/ (дата обращения: 23.03.2020).
5. Строим дом с помощью 3Б-принтера: обзор компаний и перспективы. 2017. [Электронный ресурс]. URL: https://3dtoday.ru/blogs/news3dtoday/building-house-using-3d-printer-a-review-of-the-companies-and-prospect/ (дата обращения: 23.03.2020).
© Баранова О. А., Чуйкин К. А., 2020
