В каком-то смысле трехмерная печать появилась еще в доисторические времена: ведь гончарное искусство тоже работает с бесформенным сырым материалом, которому придает произвольную форму. Другое дело, что вместо высокоточной техники работают руки мастера, создающие горшок или блюдо, а «программа» у гончара в голове, созданная на основе его собственного опыта и местных традиций. Но с тех пор гончарное дело не очень сильно продвинулось.
Полноценные технологии трехмерной печати смогли появиться только в начале XXI века. Уж очень много для них требуется сопутствующих изобретений: от сверхточных шаговых моторов, которые движут печатающую головку, до программного обеспечения, позволяющего отрисовать в трехмерном виде любой мыслимый предмет или даже сразу готовый неразборный механический узел.
Но зато итог, даже в нынешнем виде, пока технология еще очень молода, впечатляет. Достаточно загрузить в компьютер файл и уже через несколько минут принтер начнет превращать электронный образ в реальную вещь. И из невзрачного пластикового волокна или металлического порошка начнет рождаться сложный трехмерный предмет. В ближайшем будущем напечатанными будут гораздо больше деталей в окружающей нас технике и предметах обихода. Ведь главное достоинство объемной печати в том, что в отходы уходит самый минимум материала, принтер создает уже готовую деталь. И на таком принтере можно сделать что угодно, без целого цеха с разнообразными станками.
Среди тех, кто оценил возможности объемной печати были и архитекторы. Ведь одно дело показать трехмерный проект на экране, оно хоть и наглядно, но все равно не дает полной картины. Другое дело – иметь возможность рассмотреть его со всех сторон почти вживую и прикинуть разные варианты облика и конструкции. Раньше ради этого пришлось бы ждать неделю-другую, пока построят макет. А если захотелось быстро внести изменения и посмотреть, как оно будет? Придется ждать еще несколько дней, пока переделают макет.
Но если есть принтер, то объемную копию любого варианта можно получить за несколько часов. При достаточном количестве сырья можно отмоделировать и собрать в виде макета хоть целый микрорайон – так часто и делают.
И отсюда уже рукой подать до очевидной идеи: если можно напечатать макет, то почему бы не отпечатать целый дом? Теоретически, хватит просто отмасштабировать трехмерный принтер до размеров дома и дальше строительство ничем не будет отличаться от того же процесса. Только идти оно будет не на столе, а на стройплощадке.
Достаточно организовать ровную площадку или котлован, наметить на ней «нулевую точку», привязаться к координатам и запустить программу. Дальше умная машина все сделает с предельной точностью и скоростью, не понадобится привлекать целую бригаду строителей, завозить несколько наименований строительных материалов и так далее.
Но то, что просто на словах, не так просто на деле. И самая главная проблема в том, с какой скоростью и прочностью схватывается материал. Модель, которую печатают из пластика или металла не имеет таких проблем: там все твердеет практически моментально, стоит лишь остыть материалу.
В строительстве все сложнее. С одной стороны, материал должен быть достаточно жидким, чтобы его можно было подавать и выдавливать через «печатающую головку», как зубную пасту из тюбика. С другой стороны, отмасштабированный принтер может работать так быстро, как не умеют самые профессиональные плотники или каменщики. Но даже при всех его «талантах», он не сможет работать быстрее своего материала. Смесь не должна быть слишком уж жидкой, иначе она просто растечется и не будет держать форму, а главное – материал должен достаточно быстро твердеть и при этом надежно слипаться слой к слою. Это нужно чтобы после того, как принтер положит один слой, он успел окрепнуть, чтобы удержать на себе следующий. И все это требуется еще делать на улице, в условиях меняющихся температуры и влажности, от которых зависит скорость затвердевания строительной смеси.
Именно проблема подбора правильной смеси становится основной, когда речь идет о печати домов. Все остальное уже есть, нужно только собрать все части вместе: мощные насосы для подачи бетона, точные приводы, которые дают погрешность в доли миллиметра на десятки метров, программы, которые позволяют смоделировать архитектурный объект любой сложности и компьютеры, которые могут всем этим управлять.
Для печати домов в принципе нет никаких препятствий, с которыми сталкиваются строители. Можно напечатать какие угодно плавно изогнутые стены любой толщины с любыми нишами в них. Или по старинке выбрать простой «квадратный» вариант. В стены можно прямо на месте вводить арматуру. Если в них нужны полости для звуко- и теплоизоляции или для прокладки коммуникаций, они закладываются еще на этапе моделирования дома. Потом туда при необходимости можно засыпать или залить разные изолирующие материалы и вставить нужные трубы и провода. Исчезает понятие «нестандартных деталей» - потому что все здание получается одной сплошной монолитной деталью, единственным ограничением для которой будут только прочность строительного материала и габариты принтера.
После того, как дом напечатан, останется только вставить окна и двери, настелить полы и провести отделку. И можно жить. Для сравнения, обычный двухэтажный дом строится даже самыми ударным темпами не меньше месяца-полутора силами бригады в 6-8 человек. Тогда как напечатанная «коробка» возводится за неделю и еще двое суток на монтаж-демонтаж принтера, силами 3-4 рабочих. И можно переходить сразу к отделке.
Неудивительно, что печатью домов сейчас с разной степенью успеха пытаются заниматься и в Бразилии, и в России, и в Китае, и в Бельгии, и в Америке, и во многих других странах. Пока что эта технология только делает свои первые шаги. Но ее преимущества уже понятны, и она будет развиваться и совершенствоваться. Печатают и целые дома, и отдельные детали для них – все получается быстрее и гибче, чем традиционные технологии.
Вполне возможно, что лет через десять-пятнадцать покупка недвижимости будет сводиться к скачиванию нужной 3d-модели из каталога и оплате работы принтера со стройматериалами. А сам процесс займет неделю на возведение стен и перекрытий плюс пара недель на отделку.
Понятие типового проекта для отдельных домов исчезнет как таковое. Те, кому будет лень искать в каталоге или, наоборот, не лень повозиться с проектом самому, будут «лепить» свой дом прямо пальцем на планшете. А многоэтажки будут стоить по интересам будущих жильцов, с каким угодно квартирами внутри, главное, чтобы не нарушалась прочность конструкции и внешняя геометрия здания.