Открыть сервисСервис

Трёхмерная печать зданий и домов

3D-дом — здание или жилая постройка, возведённая методом трёхмерной печати (аддитивного строительства), при котором конструкция создаётся послойным нанесением строительного материала по цифровой модели. К классу таких объектов относят как экспериментальные демонстрационные строения, так и серийные жилые дома, возводимые строительными 3D-принтерами. Технология относится к области аддитивного производства и рассматривается как альтернатива традиционным методам малоэтажного строительства.

История

Идея послойного возведения зданий возникла в рамках развития аддитивных технологий в 1990-х годах. Первые патенты на устройства для экструзии бетона при строительстве появились в США в конце XX века. Практическая реализация стала возможной после появления портальных и манипуляторных роботов, способных перемещать печатающую головку по заданной траектории.

Знаковым событием стало строительство в 2014 году в Амстердаме так называемого «Канала-дома» (Canal House) — демонстрационного объекта, напечатанного из биопластика. В 2016 году в Дубае возвели первое офисное здание, напечатанное на 3D-принтере. В 2017 году в России компания «Апис Кор» построила в подмосковном Ступино первый в стране жилой дом, напечатанный на строительном принтере: площадь строения составила около 38 м², а возведение заняло менее месяца.

В 2019 году в Мексике и ряде других стран появились проекты доступного жилья, напечатанного для малоимущих семей. К началу 2020-х годов технология вышла на уровень серийного малоэтажного строительства в США, Китае, ОАЭ и ряде европейских стран.

Принцип работы

Процесс включает несколько этапов:

  1. Проектирование. Создаётся цифровая трёхмерная модель здания, которая разбивается на слои. Учитываются траектории движения печатающей головки, толщина слоя и свойства материала.
  2. Подготовка смеси. Используется специальная бетонная смесь с добавками, обеспечивающими необходимую вязкость, скорость схватывания и прочность. Смесь должна сохранять форму после укладки.
  3. Печать. Принтер — портальный, манипуляторный или дельта-типа — послойно выдавливает смесь по контуру стен. Толщина слоя обычно составляет от 1 до 5 см.
  4. Армирование и инженерные системы. В процессе или после печати устанавливаются арматура, закладные элементы, прокладываются коммуникации.
  5. Отделка. Выполняются кровельные работы, остекление, внутренняя и наружная отделка.

Виды принтеров

ТипОсобенностиПрименение
ПортальныеРама с подвижной головкой над рабочей зонойМалоэтажные дома, крупные объекты
Манипуляторные (роботизированные руки)Высокая гибкость, сложные формыЭлементы конструкций, нестандартные проекты
Дельта-принтерыПодвесная система, круговые траекторииКомпактные строения
МобильныеПеремещаются по стройплощадкеКрупногабаритные объекты

Материалы

Основной материал — цементные смеси на основе портландцемента с модификаторами. Применяются также:

  • геополимеры и смеси с добавлением промышленных отходов (золы, шлака);
  • фибробетон с дисперсным армированием;
  • глиняные и грунтовые смеси для экологического строительства;
  • биопластики и композиты (в экспериментальных проектах).

Преимущества и ограничения

К заявленным преимуществам относят сокращение сроков строительства, снижение трудозатрат, уменьшение количества отходов, возможность возведения сложных архитектурных форм и относительно низкую себестоимость при массовом строительстве. Технология позволяет снизить влияние человеческого фактора на качество.

Ограничения связаны с необходимостью специального оборудования и подготовленного персонала, ограничениями по высоте зданий (преимущественно малоэтажные), сложностью одновременной прокладки коммуникаций, а также с неполной нормативной базой. В России требования к таким конструкциям находятся в стадии формирования, что затрудняет их массовое применение в жилищном строительстве.

Применение и примеры

Технология применяется в малоэтажном жилищном строительстве, при возведении офисных и общественных зданий, в создании быстровозводимого жилья для зон бедствий. В России реализованы проекты в Московской области, Ярославле и других регионах. В мире известны проекты в Дубае, Остине (США), Эйндховене (Нидерланды), Шанхае.

Перспективы

Развитие направления связано с совершенствованием материалов, увеличением этажности печатаемых зданий, интеграцией технологий информационного моделирования (BIM) и роботизированных систем. Ряд исследователей рассматривает строительную 3D-печать как один из инструментов решения задачи доступного жилья и строительства в удалённых регионах.

Источники: публикации по аддитивным технологиям в строительстве, материалы отраслевых конференций, обзоры проектов строительной 3D-печати, техническая документация производителей строительных принтеров.

Заметили ошибку или не согласны с информацией в статье? Напишите нам support@bfometr.ru