В Нидерландах, известных своими каналами, мосты - обычное явление. Но, в частности, четыре моста представляют собой странные конструкции: каждая 26-футовая конструкция была сделана из бетона гигантским роботом-принтером.
Они являются частью революции, когда 3D-принтеры, которые выдавливают пластик и другие материалы для создания твердых объектов, перемещаются со столешницы на строительную площадку. С 2017 года несколько компаний и групп в США, Европе и Азии «напечатали» автобусные остановки и перегородки конференц-залов, а также целые дома.
Технологии 3D-печати все еще находятся на начальной стадии, но коммерческие принтеры могут радикально изменить строительный бизнес в следующем десятилетии. Эксперты полагают, что они могут сократить время строительства вдвое, снизить затраты на треть и предложить более экологичные и прочные конструкции с большими возможностями для настройки.
По данным Polaris Market Research, по мере развития технологий мировой рынок строительства 3D-печати к 2026 году достигнет 14,9 млрд долларов США с 4,6 млн долларов США в 2019 году.
МАСТЕР НА ВСЕ РУКИ
Строительные 3D-принтеры во многом похожи на струйные принтеры для домашнего офиса, за исключением того, что вместо чернил они выплевывают бетон. Сопла движутся вперед и назад по рельсам, с компьютерами, управляющими рисунком экструзии, так что слой бетона (или стали, или другого материала) толщиной в дюйм укладывается именно там, где это необходимо. К тому времени, когда медленно движущееся сопло достигает конца своего пути, длина которого может достигать 100 футов, слой обычно затвердевает ровно настолько, чтобы наложить другое поверх первого, наращивая слой за слоем, стена размером с дом. При точном нанесении отложений насадка может оставлять места для окон, дверей, инженерных коммуникаций и других конструктивных и конструктивных элементов.
Одно из самых очевидных преимуществ - скорость. Чтобы построить одноэтажный дом площадью 500 квадратных футов, требуется около 24 часов печати. «Процесс печати обеспечивает структуру, изоляцию, настенное покрытие, внутреннюю и внешнюю отделку поверхностей и систему трубопроводов одновременно», - говорит Джейсон Баллард, соучредитель и генеральный директор ICON, компании в Остине, штат Техас. «Обычно для этого требуется 20 человек, представляющих пять или шесть различных профессий, работающих по несколько дней».
Строительные 3D-принтеры также менее расточительны. Типичная строительная площадка дома производит около четырех тонн отходов. Поскольку бетон, используемый в обычных конструкциях плит, наносится равномерно, независимо от того, нужен ли он для структурной поддержки в определенной области или нет, около половины бетона расходуется впустую. Это особенно опасно для окружающей среды, потому что на цемент, основной ингредиент бетона, приходится около семи процентов наших выбросов углекислого газа. 3D-принтеры, напротив, могут с большой точностью изменять толщину конструкции, используя бетон только там, где это действительно необходимо - процесс, называемый топологической оптимизацией.
Еще одним преимуществом печатной конструкции является то, что она цифровая, что означает, что дизайн, созданный на компьютере, преобразуется непосредственно в инструкции для принтера. Это избавляет от необходимости переносить дизайны на бумажные чертежи, которые затем открываются для интерпретации торговцами - процесс, подверженный ошибкам, который часто приводит к перерасходу средств и задержкам.
Подход от цифрового к цифровому имеет дополнительное преимущество, поскольку он устраняет барьеры для творчества в дизайне. Архитектор может предложить нестандартные или полу-нестандартные конструкции дешевле, не беспокоясь о том, чтобы обучать рабочих выполнять новый план. «Принтеру все равно, какой дизайн вы придумаете», - говорит Тео Салет, инженер-строитель из Технологического университета Эйндховена, пионер печатного строительства, построивший мосты в Амстердаме. «За оригинальность не взимается дополнительная плата».
До сих пор печатные постройки были скромными и недорогими. Например, ICON напечатал дом в Остине, штат Техас, предназначенный для семей, за 10 000 долларов и заключил контракт на печать всего шести домов. Затем он планирует перевезти принтер в Латинскую Америку, чтобы построить там 50 недорогих домов. Тем временем Салет собирается начать строительство 90-футового моста в Амстердаме, а также участвует в партнерстве по строительству нескольких домов в Нидерландах.
ПЛАН НА БУДУЩЕЕ
Для увеличения производства требуется дополнительная работа в области технологий и регулирования. Что касается первого, практикующие еще не нашли эффективного способа армирования бетона с помощью принтера. В обычном строительстве это делается путем укладки стержней стальной арматуры. Некоторые разработчики экспериментируют с использованием второго робота для укладки стальных стержней в каждый вновь нанесенный слой. В других схемах основной принтер выстреливает металлическую или пластиковую проволоку толщиной в несколько миллиметров вместе с бетоном. Ни один из подходов еще не оказался оптимальным.
Большая надежда заключается в том, что новые формулы бетона в конечном итоге будут достаточно прочными, чтобы избавиться от армирования. Эпоксидная смола, например, является одним из потенциальных кандидатов. Это тип полимера, который в настоящее время используется в клеях и покрытиях в производстве и строительстве. Или есть другие варианты. «С более радикальной точки зрения, я хотел бы работать с биоматериалом», - говорит Салет. «Но у нас просто еще нет навыков, чтобы работать с ним в строительстве».
Также необходимо доработать правила безопасности, включая инструкции по проверке домов, напечатанных на 3D-принтере, и правила строительства. «Если неопытные и неосторожные строители получат доступ к принтерам, их конструкции могут обрушиться», - предупреждает Салет. «Вы должны убедиться, что связи между слоями достаточно сильны, а это требует больших знаний», - говорит он. «Я боюсь, что кто-то купит принтер и решит построить мост, а затем будет слишком долго ждать между слоями, что приведет к более слабым связям. Один инцидент нанесет дурную славу всей индустрии цифрового бетона».
Понравилась статья?
Ставь лайк и подписывайся на канал!