Форсунка авиационного двигателя, корпус атомного реактора, пистолет, бионический протез – все эти изделия выращены на 3D-принтере. Будущее, о котором мечтали писатели-фантасты и учёные, давно превратилось в повседневность. И если из титанового порошка возможно вырастить высокоточную лопасть турбины, а из керамики получить точную копию зуба, то построить дом – как два пальца о бетон. Но всё не так просто, как нам хочется.
Предыстория
В отличие от авиастроения, машиностроения и медицины, начавших освоение аддитивных технологий ещё в 80-х годах, стройка очень долго сопротивлялась. Да, в 1939 году Уильям Уршель создал первый «аналоговый» прототип строительного 3D-принтера и даже напечатал здание в американском городке Вальпараисо. Но по-настоящему серьёзные проекты по 3D-печати домов возникли лишь после 2010 года. И появились они не только в Дубае (в 2016 году выращено первое офисное здание), но и в нашей стране (первый жилой дом на территории Европы напечатан в Ярославле в 2017 году).
Вообще строительство – довольно консервативная, но далеко не бедная отрасль. А настоящими причинами не востребованности аддитивных технологий на протяжении десятилетий были не табу или личные предубеждения застройщиков, а низкий уровень цифровизации и слишком большие (по меркам АТ) задачи. В то же самое время строительные 3D-машины дешевле своих промышленных собратьев в десятки и даже сотни раз. Они не требуют нанометровой точности позиционирования и всеядны к материалам. Такие принтеры печатают дома целиком или по частям любыми строительными составами на основе цемента, гипса, глины и других материалов. Технология подачи смеси чем-то похожа на принцип действия штукатурного автомата, с той лишь разницей, что процессом нанесения управляет не человек, а система ЧПУ с роботом манипулятором или портальной установкой.
В промышленности, энергетике, космических проектах и медицине аддитивные технологии вошли в привычный обиход. 3D-принтер больше не дорогостоящая игрушка, а эффективный инструмент по созданию эксклюзивных изделий сложной геометрии, производство которых традиционными способами (токарная обработка, фрезерование, литьё, электроэрозия) стоит слишком дорого.
Послойное выращивание дома на 3D-принтере невозможно без разработки трёхмерной модели будущего жилища. Взять и оцифровать проектную документацию с чертежами фасадами и расчётами до недавнего времени считалось задачей решаемой, но не дешёвой.
Последние лет 10-15, когда развитие микроэлектроники, программного обеспечения (в целом) и систем автоматизированного проектирования, BIM-моделирования (в частности), вышло на новый качественный уровень, высокие коммерческие технологии наконец-то спустились на грешную землю до рядового обывателя. А точнее до возможностей его кошелька.
И сегодня в России действует довольно много компаний, создающих принтеры для печати не только коммерческих зданий, но и небольших коттеджей, площадью от 80 м2. Машины продаются не только за рубеж, но и местным застройщикам.
Технология, цены, сроки
По заявлениям производителей принтеров стоимость квадратного метра такого дома составляет порядка 30 000 – 40 000 рублей, а если машина напечатает ещё и крышу (в форме сферы, купола или волны), то заказчик сможет получить существенную экономию на стропильной системе и кровельных работах.
Единственное, что не под силу принтеру, так это напечатать фундамент, инженерку, окна и двери, перемычки, а также заложить арматуру и утеплитель между стен.
Немного о технологии печати зданий. Принтер возводит на фундаменте две стены (внешнюю и внутреннюю) между стенами остаётся пространство, в которое можно заложить, залить, засыпать утеплитель, а также арматуру. Так что без рабочих рук в строительстве высокотехнологичного здания ну никак не обойтись. Плюсы трёхмерной печати по сравнению с традиционным каменным строительством в относительной дешевизне (при условии, что застройщик приобрёл качественное оборудование, стоимостью около 20 млн. рублей, освоил технологию, нанял квалифицированного специалиста с опытом работы на ЧПУ оборудовании, отладил процесс оперативной транспортировки установки).
Производители строительных принтеров заявляют, что скорость возведения дома площадью 100 м2 составляет в среднем 30-35 часов непрерывной работы. Скорость сборки установки на строительной площадке занимает около 3 часов. В зависимости от марки бетона приступать к утеплению выращенной коробки, а также к кровельным работам можно уже через 6-7 недель.
Плюсы и минусы
Аддитивные технологии – ключ к удешевлению процессов и минимизации фактора «кривых рук». Трёхмерная печать позволяет строить массово, быстро и дёшево, но при условии отлаженной логистики и соблюдения технических требований по уходу за принтером. Необходимо промывать экструдер и печатающую головку до блеска. На поверхности не должно быть даже намёков на песчинки или следы бетонной смеси.
В то же время послойный синтез открывает возможности возведения не только дешёвого жилья, но и сложных архитектурных проектов – домов с каплевидными, полукруглыми, зигзагообразными формами.
В чём же недостатки самой прогрессивной технологии строительства? Начнём с погодных условия. Не стоит выращивать стены здания во время проливного дождя и/или порывистого ветра более 8 м/с.
Запланировав печатать на фундаменте, не забудьте договориться с природой и погодой. Выращивать дома можно и по частям в сухом и тёплом ангаре, но тогда к смете строительства добавляются расходы на транспортировку, погрузку-разгрузку и монтаж готовых элементов.
Стены дома, выращенного на строительном принтере, имеют волнообразную поверхность. Если заказчик не планирует обыгрывать необычную фактуру стен с экстерьером и интерьером дома, то их придётся либо штукатурить, либо шлифовать.
Аддитивные технологии пока что не позволяют получить дом или хотя бы коробку дома под ключ; так или иначе к строительству придётся привлекать профильных специалистов по заливке фундамента, а также кровельщиков, оконщиков, сантехников, электриков, штукатуров. Кроме того, в процессе выращивания коттеджа необходимо монтировать арматуру, оконные и дверные перемычки.
Принтером должен управлять специалист, понимающий принципы работы ЧПУ оборудования, умеющий загружать трёхмерные модели в систему, прошедший обучение на заводе изготовителе. Найти и/или обучить такого специалиста сложно и долго.
И, наконец, самое страшное, что может случиться во время печати дома – это повреждение файла трёхмерной модели или программный баг…
P.S. Строительство частных домов с помощью аддитивных технологий продолжит развиваться. Возможно в скором времени мы получим более совершенные устройства, способные печатать идеально гладкие стены и сразу же несколькими материалами (не только бетоном, но и утеплителем). Ну а пока мы строим по старинке, но делаем это красиво и качественно.
