Как 3D печать может изменить архитектуру и строительство

К 2025 году Дубай планирует возводить четверть своих зданий с использованием методов 3D-строительства, что демонстрирует потенциал быстроразвивающейся технологии, способной пересмотреть и расширить границы традиционной архитектуры. По мере того, как эта техника становится вполнее реальным решением в области строительства, инженерии и архитектуры, ее популярность быстро растет. Согласно отчету за июль 2021 года, только с 2021 по 2028 год мировой рынок 3D-строительства вырастет на 91%.

Почему такой быстрый рост? Помимо того, что это более быстрая альтернатива и более низкие затраты на строительство, он также может предлагать разлтчные решения и предоставляет бесчисленные возможности дизайна, как одни из многих других преимуществ. Таким образом, архитекторы должны адаптироваться к новой технологической эпохе, когда скорость и эффективность стали ключевыми факторами в процессах проектирования и строительства, развитие и рост 3D-печати показывает огромные перспективы в строительстве и архитектруре. Это может изменить традиционное строительство в том виде, в каком мы ее знаем.

Гибкость архитектры и сокращение времени строительства

Строительная 3D-печать - это новая технология формования бетона без использования опалубки, с использование которой сборные детали и целые стены могут быть напечатаны в любых формах быстро и с минимальными затратами. По сути, трехмерные формы создаются с помощью процесса, управляемого компьютером, трансформируя традиционный процесс строительства и открывая множество возможностей для проектирования. В отличие от других традиционных методов, архитекторы могут легко разрабатывать индивидуальные конструкции с беспрецедентными поверхностями, формами и цветами для творческих, новаторских и привлекательных зданий.. Возможна практически любая органическая форма: изогнутые или прямые стены, гладкие или шероховатые поверхности, плоские или угловые. Поистине нет границ для выражения архитектурного творчества.

Помимо такой свободы дизайна, сам процесс печати также особенно эффективен. Он не только обеспечивает высокую степень надежности проектироования с самого начала, но также имеет высокую скорость печати и требует небольших усилий по координации, что снижает затраты на строительство. Теперь можно легко построить целый дом на одну семью (иначе построенный из кирпича или дерева за месяцы или годы) всего за 25 часов чистого времени благодаря новой технологии. Это открывает возможность архитектурно новаторских зданий, которые могут быть вохведены за меньшее время - и без дополнительных затрат - по сравнению с традиционными методами.

Как работает 3D-печать?

Несмотря на то, что технология 3D-печати строительных материалов в настоящее время находится на начальной стадии, компания PERI , один из ведущих мировых поставщиков опалубки и строительных лесов, уже несколько лет активно работает на рынке. Немецкая семейная компания вместе с датской COBOD работает над усовершенствованием технологии и выходом на новые рынки. Основное внимание уделяется жилищному строительству, но также компания занимается производством отдельных сборных элементов.

PERI использует машину, известную как COBOD BOD2, безопасный строительный 3D-принтер, который можно настроить в любом направлении для широкого спектра применений, будь то стены, колонны, лестницы или другие элементы здания. Каждый COBOD BOD2 предлагает множество преимуществ, таких как портальная система, подходящая для удаленного производства и применения на месте, устраняя необходимость в частом перемещении и калибровке. В то же время система включает в себя ряд модулей, которые можно выбрать для конкретных проектов.

Однако принтер особенно выделяется своей скоростью по сравнению с другими машинами. Помимо того, что он является самым быстрым строительным принтером на рынке с максимальной скоростью 1 м / с, он сертифицирован таким образом, что позволяет выполнять работу в зоне печати во время печати. Таким образом, все виды других ручных работ, такие как установка труб, можно легко интегрировать и, таким образом, оптимизировать процесс строительства.

Метод применения

Несмотря на то, что потолки, плиты перекрытия и фундаменты пока строятся традиционным способом, BOD2 доказал, что может успешно производить бетонные стены. После транспортировки принтера на строительную площадку устанавливаются оси Z, печатающая головка прикрепляется к оси X стальной конструкции, а бункер и бетононасос подключаются к BOD2. После завершения сборки процесс печати проходит в трех измерениях по 3 осям на надежной металлической раме.

Поскольку напечатанная полая стена соответствует нормам прочности к требованиям к жилым домам, армирование не требуется. Вдобавок напечатанные полости использоваться для изоляции (утепления).

Жилые дома: вехи развития технологии 3D-строительства

Технология 3D-строительства пережила беспрецедентную веху: первый в Германии полностью функционирующий печатный дом был официально открыт и теперь компания готова к полномаштабному выходу на рынок. В сентябре 2020 года двухэтажный особняк, построенный PERI и спроектированный MENSE-KORTE ingenieure + architekten , прошел все процедуры утверждения регулирующими органами и сдан в июле этого года в городе Бекум, Северный Рейн-Вестфалия. PERI напечатала трехслойные полые стены площадью 80 кв. М на каждом этаже, которые заполнены изоляционным материалом и предусматривают место для труб и электропроводки. Röser GmbH поставляла компоненты чердака в виде сборных деталей, что в сочетании с процессом печати на месте позволило получить однородную единицу.

Проект Beckum был удостоен награды German Innovation Award от Немецкого совета по дизайну - ежегодной награды, которая присуждается проектам, которые демонстрируют достижения в отрасли за счет оригинальности, реализации и эффективности.

«В Beckum реализованы три функции - цифровая, динамическая и готовая к печати. С появлением первого в Германии жилого дома, напечатанного на 3D-принтере, строительная отрасль получила положительное направление: для инновационного строительства с использованием новых технологий, для повышения привлекательности строительных профессий и для современной архитектуры с новыми стилями ». -сказала Ина Шарренбах, министр внутренних дел, муниципальных дел, строительства и равноправия земли Северный Рейн-Вестфалия.

Успех уникального проекта доказывает, что 3D-строительство жизнеспособно и открывает целый ряд возможностей в строительной отрасли. Также подготавливается почва для более крупных и сложных жилых проектов. Ровно через два месяца после начала работ над перваым домом в Бекуме PERI приступила к печати самого большого печатного жилого дома в Европе, на этот раз в Валленхаузене, Бавария. 3 этажа и 380 кв.м, 4 из 5 квартир сдаются в аренду, а одна из них используется как выставочная квартира. С тех пор многое из того, что было первоначально изучено в Бекуме, было также включено в первый жилой проект в Темпе, штат Аризона, пристройка многоквартирного дома на Боденском озере в Германии., и первое здание в Австрии, напечатанное на 3D-принтере, выполненное в сотрудничестве с STRABAG SE .

Все это не исследовательские проекты, а реальные дома, которые прошли все процессы соответствия строительным нормам, сданы в аренду и заселены или в которых работают люди.

Поскольку архитекторы во всем мире сталкиваются с периодами неопределенности, нехватки рабочей силы и жилья или с другими отраслевыми проблемами, можно быть уверенным только в одном: строительство и архитектрура фундаментально изменятся во многих областях. С 3D-печатью в качестве многообещающей альтернативы медленные и дорогостоящие корректировки проектов могут уйти в прошлое. Очевидно, что 3D-печать в строительстве будет развививаться.