От 3D макета к 3D строительству

3D принтер — это удивительное изобретение человечества. С его помощью мы можем создавать трехмерные объекты на основе компьютерных 3D моделей. Первые такие устройства были баснословно дорогими. Поэтому их использовали в основном крупные промышленные, строительные, научные и образовательные организации для своих нужд. С помощью 3D принтеров исследователи и ученные могли создавать модели тех или иных объектов — прототипы. Это помогало выявить сильные или слабые стороны будущего продукта и при необходимости внести изменения еще на этапе проектирования. Данная возможность, как вы понимаете, позволяла экономить время и средства.

Позже появились компактные 3D принтеры для широкой пользовательской аудитории. Такие устройства отличались относительно невысокой стоимостью и возможностью использования в домашних условиях. Кто приобрел подобное устройство для развлечения, а кто-то стал зарабатывать деньги на изготовлении реальных 3D моделей (например, макетов зданий и сооружений). Вы наверняка не раз видели по телевизору или в интернете различные выставки строительных компаний, где они показывают макеты своих зданий. С помощью бытового 3D принтера такой макет теперь может выполнить даже школьник (владеющий 3D редактором).

Внешне выглядит, что технология эта крайне проста. Строители устанавливают на стройплощадке 3D-принтер, напоминающий козловой кран. У принтера в памяти заложен макет здания. На площадке складываются детали. Принтер подключается к источнику питания, а него загружается сырье. И все – процесс пошел.

Сейчас архитекторы используют 3D-технологии для создания отдельных элементов, например лепнины на фасадах, дверных ручек и прочих. Создают несколько вариантов и выбирают самый удачный. Либо же быстро проверяют, насколько этот элемент удобен в использовании. Но это всего лишь прототипы, далее эти конструктивные элементы изготавливают из настоящих строительных материалов – бетона, пластика и так далее.

Одновременно делаются попытки строительства при помощи 3D-печати и полноценных конструкций. Из обычного бетона строят малые архитектурные формы. Так, в Великобритании создали Loughborough University, и он работает не только в исследовательском ключе, но и для рынка. Вполне возможно строить частные дома, используя технологию бетонных экструдеров на полимерный каркас, напечатанный при помощи 3D-принтера. Более того, коммерчески это эффективно.

Принтер, на котором можно "напечатать" целый дом

А теперь попробуйте представить себе 3D принтер, помощью которого можно "напечатать" что-то еще более масштабное. Ну, например, автомобиль, мебель или целый дом. Конечно же, создание полностью функционального автомобиля (как и любой другой сложной техники) методом "слоистой печати" пока еще остается чем-то из области фантастики. А вот 3D принтер для "печати" домов и других полноценных зданий может появиться в арсенале строительных компаний через каких-нибудь пять лет. По крайней мере, в этом уверен профессор факультета инженерии Южно-Калифорнийского Университета — Берох Хошневис.

3D принтеры создают реальные объекты при помощи печати по слоям на основе компьютерной 3D модели. Обычный дом или любое другое здание, по сути, строится тоже по слоям — фундамент, стены, крыша. Так почему бы не построить гигантский 3D принтер для строительства домов. И не просто строительства, очень быстрого возведения готовых полнофункциональных зданий. Вышеупомянутый профессор считает, что подобное станет реальностью в течение пяти лет.

Благодаря использованию современных технологий, в наши дни постройка двухэтажного коттеджа в Штатах занимает по времени от 2 до 6 месяцев. В которых случаях этот срок может быть немного меньше или немного больше. Казалось бы, это отличный показатель. Но даже его можно значительно улучшить при помощи замены ручного труда на машинный. Дело в том, что современное строительство, каким бы совершенным оно ни было, требует значительных затрат ручного труда. Более того — основная часть работы по возведению здания выполняется вручную. Если ручной труд заменить машинным, что предлагает сделать Берох Хошневис, то строительство домов станет менее дорогим и более быстрым.

По мнению профессора, через пять лет 3D принтеры достигнут такого уровня технологического развития, что позволят создавать не только макеты зданий из прессованной бумаги, но и строить настоящие бетонные дома. При этом скорость возведения обычного двухэтажного дома не займет более одного дня. А участие человека в процессе строительства станет минимальным.

Как будет работать 3D принтер для строительства домов?

Пока все это очень сложно себе представить, но одно можно сказать точно. Принтер, который будет строить дом, должен быть по размерам больше возводимого им здания. На прошедшей конференции разработчиков TEDx профессор Хошневис показал технологию Contour Crafting (моделирование и возведение объекта по слоям, как в бытовых 3D принтерах), которая будет использована в гигантском принтере. Более того, профессор наглядно продемонстрировал во время своего выступления, как будет функционировать подобная машина. Сначала будет создаваться фундамент, затем стены, сантехника, проводка, крыша и т.д. Даже пол и керамическую плитку машина проложит самостоятельно. Единственное, чего сможет "напечатать" принтер, это окна и двери. Их придется устанавливать вручную. Скорость строительства дома составит примерно одну комнату в час (даже немного быстрее). Таким образом, на возведение полноценного дома будет уходить менее одного дня.

Contour Craft – контурное строительство

В Контур Крафт используется гигантский 3D-принтер. Его устанавливают над участком строительства, и принтер из бетона послойно "печатает" стены здания. Причем очертания могут иметь практически любую форму. Здесь фантазия не ограничивается прямыми линиями. Автоматизирована покраска стен и укладка водопровода и электропроводки.

Представленная модель 3D-принтера оснащается соплом, через которое происходит налив бетона. Весь процесс синхронизируется с компьютером, а технология изготовления блоков имеет название "Contour Crafting", что подразумевает под собой "контурное создание" объекта. По сути представленный подход может целиком и полностью изменить строительную отрасль, а сам принцип изготовления элементов будущего дома многие уже успели назвать революционным. Чтобы управлять перемещением огромного 3D-устройства, рабочим достаточно будет соорудить простую рельсовую колею.

Видео на тему Строительный 3D принтер

Посмотреть видео процесса печати по технологии Contour Crafting, которая и легла в основу принципа работы 3D-принтера для скоростного строительства домов.

В ближайшее будущее новые возможности 3D принтера станут технологическим скачком для разработчиков программного обеспечения по трехмерному моделирования зданий. Будет осуществлена неразрывная связка архитектурно-дизайнерских идей и новых строительных технологий.

В перспективе архитектурные программы, например ArCon, будут создавать не только красивую 3D модель дома, но и передавать из3D проекта все необходимые данные для планирования материально-технического снабжения строительства и осуществления технологических процессов строительства.

Издания по теме статьи

ArCon Eleco +2014	Строительство дома	DefSmeta Free
ArCon Eleco Small Business	Инженерные системы индивидуального дома	Быстровозводимые здания и сооружения
Наш Сад Рубин (Кристалл)	Программа Кафель Home

Ознакомиться с изданиями из категории «Строительство дома»