Многие без стеснения называют Россию отсталой страной. А в противовес довольно часто говорят о технологической мощи Китая, в связи с чем упоминают и 3D-печать домов. Эта отрасль корнями уходит ещё в первую четверть прошлого века, а бурное развитие получила лишь в последние годы. Но далеко не везде.
В Поднебесной активно применяется метод послойной укладки бетона с помощью компьютерного моделирования. Китайцы уже перешли к «печатанью» многоэтажек. На пятки им наступают арабы. К примеру, в Саудовской Аравии, согласно плану, к 2028 г. доля напечатанных зданий достигнет 25% от общего числа построенных в стране. Неужели Россия в отстающих? И стоит ли догонять конкурентов?
Материал создан при поддержке 76m2
История вопроса
Вообще, идея ускорить процесс строительства домов из бетона давняя. Ещё известный изобретатель Томас Эдисон предложил возвести все конструкции за одну заливку. Он придумал единую опалубку сразу для всего дома, включая стены, крышу и даже перегородки, патент был выдан в 1917 г. Тогда метод представлялся революционным. Реализация идеи сулила большие выгоды: сроки строительства должны были существенно сократиться, а стоимость — снизиться в разы. Но опалубка оказалась слишком дорогой, что перечёркивало все плюсы. Огромные тяжелые секции и тысячи крепёжных элементов влекли за собой дополнительные расходы, поэтому технология осталась невостребованной.
Однако Эдисон опередил свое время. Его идея получила развитие спустя несколько десятилетий. Можно сказать, тот метод стал своего рода прообразом современного механизированного строительства за один цикл (3D-печати).
В середине 1940-х гг. появляется первая машина для заливки бетона (американского производства). А в 1960-х начинается разработка автоматизированных технологий. К 3D-печати в строительстве человечество всё ещё идёт медленно. В 1980-е гг. японский изобретатель описывает идею так называемого быстрого прототипирования. Однако изобретателем 3D-принтинга считается американский инженер Чарльз Халл, который в 1984 г. получает патент. Первым изделием, изготовленным по новой технологии, становится маленькая чашечка. Спустя два года Халл открывает компанию 3D Systems Corporation, а в 1987 г. выпустили первый серийный 3D‑принтер — SLA‑1.
Тем временем, начиная с середины 1990-х, ведутся исследования в области строительной 3D-печати. В 2000-х профессиональное сообщество активно изучает вопрос автоматизированной интеграции модульной арматуры и других процессов, необходимых для обеспечения непрерывности строительства. Вместе с тем сами по себе 3D-принтеры за 20 лет прошли большой путь развития — и в середине 2000-х начинается разработка первой бюджетной модели для массового использования. Идею предлагает британский лектор Эндриан Бауэр, а принять участие могут все пользователи интернета. Результат не заставил себя долго ждать: в 2008 г. выходит первая модель RepRap. В том же году стартует 3D-печать с использованием бетона в качестве «чернил» (в британском университете Лафборо).
Первые результаты
Условно началом современного этапа становления технологии строительной 3D-печати можно считать 2010-е гг. Ведь наиболее заметные изменения произошли за последние 10-15 лет, появились первые ощутимые результаты.
Пионерами отрасли по праву можно считать китайцев. Весной 2014 г. Shanghai WinSun Decoration Design Engineering Co напечатала 10 одинаковых зданий. Гигантский принтер компании имеет внушительные габариты: длина — 150 метров, ширина — 10 метров, высота — 6 метров. Машина способна за считаные часы создать 6-метровое здание из смеси, включающей в себя цемент, песок, сталь, стеклопластик и некоторые другие компоненты. Такой состав позволяет сэкономить на материалах, наделяет стены высокой звукоизоляцией и способностью поглощать сейсмические волны. Чуть позже китайцы напечатали и 5-этажный дом, который среди прочих был представлен на выставке (январь 2015 г.), прошедшей в китайской провинции Цзянсу. Он до сих пор остаётся самым высоким в мире среди созданных по 3D-технологии.
Нижний порог цены экземпляров составил около 100 000 фунтов стерлингов, что по тем временам было эквивалентно примерно 10 млн рублей. Компания сразу получила сотни заказов, в том числе от правительства Египта.
Также в начале 2015 г. отличилась шведская Skanska. Строительная компания ввела в эксплуатацию два здания, в которых были предусмотрены некоторые элементы, полученные с помощью 3D-печати. А спустя год (май 2016 г.) в Дубае открылось офисное здание общей площадью 250 кв. метров. Его Дубайский музей будущего позиционирует как первое в мире офисное здание, напечатанное на 3D-принтере.
В России первый дом, построенный по новой технологии, появился в феврале 2017 г. 1-этажное жилое здание площадью 38 м2 имеет сложную конфигурацию. Его создавали с помощью принципиально нового принтера компании Apis Cor, который, в отличие от портальных, устанавливается в центре будущего здания. Печать стен заняла 24 часа, остальные работы завершили за 3 недели. Себестоимость квадратного метра составила 16 тыс. рублей, что существенно дешевле жилого дома, построенного традиционным способом (квадратный метр таунхауса оценивался в 29 тыс. рублей). В 2019 г. Apis Cor (основатель: уроженец Иркутской области Никита Чен-Юн-Тай) получила заказ от властей Дубая на печать уникального 2-этажного дома, площадь которого составила 640 м2.
Летом 2021 года американская компания ICON, пытавшаяся внедрить 3D-печать в строительство разных вспомогательных объектов, подписала контракт с одним из крупнейших американских девелоперов — компанией Lennar, на строительство поселка из 100 домов в Остине, штат Техас. Сразу несколько инвестиционных фондов выделили на проект в общей сложности 200 млн долларов.
В то же время датская компания COBOD, созданная крупнейшим в мире концерном по производству строительной опалубки PERRI, начала продавать свои портальные строительные 3D-принтеры, а также участвовать в строительных проектах по всему миру. На фото ниже современный 2-этажный дом, построенный в Германии.
Не совсем то, что задумал Томас Эдисон
Как видим, спустя 100 лет после того, как Томас Эдисон предложил идею создания дома за одну заливку, человечество пришло к строительной 3D-печати. Правда, новую технологию нельзя применить для реализации всего проекта, как это приблизительно представлял себе известный изобретатель. Его новаторский метод предполагал единовременную заливку конструкций, включая и стены, и крышу, а сейчас речь идет в основном о печати стен.
В упрощенном виде весь процесс строительства здания по аддитивной технологии включает в себя следующие стадии:
- Разработка проекта и подготовка 3D-модели.
- Устройство фундамента.
- Доставка принтера на строительную площадку.
- Сборка и установка принтера.
- 3D-печать и армирование.
- Прокладка инженерных сетей.
- Установка окон и дверей.
- Монтаж покрытия.
- Кровельные работы.
Таким образом, 3D-печать домов представляет собой печать стен, а всё остальное (фундамент, окна, двери, перекрытия, крыша, коммуникации и т. д.) выполняется традиционным способом. Хотя, безусловно, из этого правила есть исключения. К примеру, 3D-принтеры печатают купольные дома, то есть сразу с крышей. Существенный плюс 3D-печати состоит в том, что стены возводятся как несъемная опалубка, что позволяет экономить цемент, а значит, снизить стоимость.
Выгоды строительной 3D-печати
Технология всё ещё относительно новая, но достаточно перспективная. Её применение открывает для бизнеса большие возможности, поскольку преимуществ, которые дает 3D-печать, довольно много:
- Точность строительного производства и минимизация человеческого фактора.
Компьютерная модель и высокотехнологичное оборудование снижают процент брака.
- Срок строительства рекордно короткий.
На создание каркаса в хорошую погоду уходит примерно 10 дней.
- Возможность воплотить в жизнь самую смелую идею.
С помощью 3D-принтера можно создавать конструкции нестандартных форм.
- Вариативность.
Технология предполагает возможность использования широкой линейки материалов. У проектировщиков большой выбор.
- Экономия на отделке.
Выгода, конечно, не абсолютная, потому что при стандартных дизайнерских решениях на выравние стен, наоборот, уйдёт больше средств, но нельзя исключать вариант, когда неровности, остающиеся после 3D-печати, используют в качестве декоративного элемента.
- Стоимость домов снижается как минимум на 10%.
«Печать стен дома с габаритами 10х10 обходится около 1,4 млн рублей, куда в том числе входит печать перегородок. При грубом подсчёте получаем суммарную экономию на этапе возведения стен в 30%, а общая стоимость дома ниже на 10%», — рассказывает руководитель ГК «АМТ» Александр Маслов.
Китайские коллеги на этот счёт высказываются ещё оптимистичнее. Основатель строительной компании WinSun говорит о 60%, правда, применительно к забору, что тоже показательно. Ма И Хэ недвусмысленно даёт понять: у строительной 3D-печати большое будущее, область её применения будет расширяться.
«Дональд Трамп мог бы построить свой забор куда дешевле и менее чем за год. Мы бы точно справились, причем обошлось бы это процентов на шестьдесят дешевле, а сделано было бы раза в три-четыре быстрее», — смеется Ма И Хэ, основатель строительной компании WinSun.
Несмотря на множество достоинств технологии, есть и проблемы. Например, отсутствие принятых нормативов и регламентов, отсутствие сравнительной базы для проведения экспертиз объектов, построенных в разных геологических и климатических условиях, сложность определения расчетной стоимости и стоимости страхования объектов и т. д.
Указанные и многие другие факторы препятствуют широкому применению строительная 3D-печати. В России она представлена 1-, 2-этажными домами площадью до 360 м2. В отличие от китайских коллег, которые ещё в 2014 г. начали печатать многоэтажки, отечественные компании с этим не спешат. Подробнее о том, чем объясняется такое положение дел и что представляет собой российский рынок строительной 3D-печати, поговорим в следующий раз. Ставьте лайк и подписывайтесь, чтобы ничего не пропустить!
