Цифровизация и автоматизация позволили за последние несколько десятилетий быстро повысить производительность в отраслях, производящих человеческую продукцию, в то время как в строительной отрасли наблюдалась стагнация, а в некоторых странах в секторах бизнеса – даже снижение производительности.
Эта негативная тенденция вызывает тревогу, особенно на фоне постоянно растущего спроса на новое строительство во всем мире, в условиях все более острой нехватки квалифицированной рабочей силы для оперативной работы на местах.
Повышение уровня автоматизации и цифровизации в строительстве представляется единственно возможным вариантом решения задач, стоящих перед строительной отраслью в будущем.
Описание концепции печати CONPrint3D concept
Большинство известных подходов к производству бетона на основе экструзии не соответствует требованиям крупномасштабного массового строительства. Основной причиной является их ориентация на высокое пространственное разрешение и использование тонких волокон.
Использование тонких нитей с высоким разрешением дает дополнительные преимущества, такие, как легкие печатающие головки, которые могут иметь очень простую конструкцию; часто кольцеобразные, вертикально ориентированные сопла обеспечивают необходимый контроль расхода материала и точность.
В отличие от этого, использование крупногабаритных нитей накаливания позволило бы обеспечить высокую производительность и использование бетона с крупными заполнителями в соответствии с действующими национальными и международными нормами.
Поскольку крупномасштабное массовое строительство на объекте требует достаточно больших сечений простой геометрической формы, нет необходимости в высоком пространственном разрешении, это, однако, не допускает компромиссов в отношении геометрической точности строящихся конструкций.
Концепции печати CONPrint3D должны обеспечивать экономичное, трудоемкое и ресурсосберегающее строительство, но сделать новый процесс экономически жизнеспособным и в то же время получить более широкое признание со стороны практикующих специалистов отрасли.
Основные особенности новой концепции, отличающие ее от общепринятой:
· Адаптация бетона для трехмерной печати.
· Современное архитектурно-строительное проектирование (острые углы, прямые геометрии, монолитные сечения).
Максимальное использование имеющейся строительной техники с необходимой модернизацией будет иметь большое преимущество в целях экономии и скорейшего внедрения в практику строительства. CONPrint3D предполагает модернизацию таких машин, как мобильный бетононасос для использования в качестве 3D-принтера.
Состав бетона и свойства упрочненного бетона при существующих стандартах бетона
Разработка новых стандартов и их последующее внедрение являются утомительными и дорогостоящими. Таким образом, в краткосрочной и среднесрочной перспективе, они должны работать с бетоном, пригодным для печати, в рамках существующих конкретных стандартов.
Для CONPrint3D были разработаны составы бетона с максимальным размером заполнителя 8 мм, которые соответствуют современным нормам и правилам: обычный бетон, в дополнение к нему – высокопроизводительный бетон, пенобетон и армированный фиброй бетон, в состав которого входят манипуляторы для крупномасштабной печати.
Как и любой 3D-принтер на основе экструзии, большинство крупномасштабных бетонных принтеров - это печатающая головка, которая рассеивает основной материал, и система позиционирования (манипулятор), которая определяет печатающую головку и перемещает ее точно по нужным размерам.
В дополнение к своей основной функции перемещения печатающей головки, манипулятор также имеет задачу обеспечения подачи бетона в трубы печатающей головки. Перемещение манипулятора должно быть выполнено с достаточной скоростью и экономичностью.
Целью технологии CONPrint3D является печать массивных монолитных стеновых конструкций из бетона с крупными заполнителями. В результате предъявляются более высокие требования к конвейеру для бетона и шлифовальной головке с учетом типовых характеристик, прочности и износостойкости, а также следующих технических характеристик:
бетон с грубыми заполнителями, печатная головка:
· высокая производительность бетонных прогнозных скоростей печати;
· высокая степень автоматизации;
· высокая степень модульности;
· переменное поперечное сечение стен и гладкие поверхности стен;
· минимальный вес;
· легкость циклонирования и обработки.
В настоящее время технология CONPrint3D разработана в качестве альтернативы традиционному монтажу кирпичных кладок, и объясняет рыночную и экономическую целесообразность использования альтернативной технологии, а на следующем этапе эта концепция должна быть расширена до железобетона, а для дальнейшей функциональности уже требуется интеграция цифровых систем, использование крупноформатных печатных нитей с целью адаптации к конкретным условиям эксплуатации
Также должны быть решены многие другие вопросы, возникающие в связи с местными приложениями, такие как вопросы безопасности, обращение с критическими погодными условиями и перерывами в работе и т.д.
