Close

Проектировщик 3d печати в строительстве: описание, обязанности, навыки и знания, обучение

Содержание

описание, обязанности, навыки и знания, обучение

Подробности
Обновлено: 12.12.2021 15:34
Поделитесь в сети:

 

Проектировщиком 3D-печати является специалист, который проектирует макеты конструкций, а также подбирает необходимые элементы для их последующей печати.

СОДЕРЖАНИЕ:


История профессии


Профессия проектировщик 3D-печати возникла не так давно. При этом она является социально значимой. Благодаря технологии 3D-печати удается создавать уникальные изделия, что находят широкое применение в области медицины и промышленности.

На сегодняшний день существует ряд молодых компаний, приоритетным направлением деятельности которых является 3D-строительство. По этой причине возникает острая потребность в квалифицированных специалистах, включая представителей вышеназванной профессии.


Особенности профессии


Всемирно известные ученые пришли к выводу, что 3D-печать наделена неограниченным потенциалом. С помощью указанной технологии под силу существенно модернизировать многие сферы человеческой деятельности.

Проектировщик 3D-печати — это весьма перспективная профессия, что в предельно короткие сроки станет очень популярной. Эксперты предполагают, что кардинальной модернизации будут подвержены строительство, машиностроение и архитектура.

По сравнению с традиционными методами строительства, технология 3D-печати является более эффективной. В первую очередь ― по скорости работ и времени, что отводится на их выполнение. Дополнительно, удается уменьшить количество отходов и не наносить вреда окружающей среде.

Профессия является наиболее подходящей для амбициозных людей с творческим мышлением.

Препятствием для работы проектировщиком 3D-печати является наличие заболеваний нервной системы, плохое зрение, тремор рук или нарушение функционирования опорно-двигательного аппарата.


Обязанности


Проектировщик 3D-печати контролирует процедуру сбора элементов для последующей печати и следит за правильностью выполнения 3D строительства. Он полностью управляет трехмерным проектированием с целью не допустить ошибки на одном из этапов.

3D-проектировщики в тандеме с дизайнерами успешно реализуют ряд идей путем применения программ фотореалистичного рендеринга, анимации и 3D-дизайна.

По завершении работы над проектом требуется тщательно проанализировать результаты, а также ― проверить готовую модель на соответствие с предварительно созданным макетом.


Важные качества


Необходимые качества, которыми должен обладать проектировщик:

  • ответственность;
  • творческое мышление;
  • пунктуальность;
  • хорошая память;
  • работоспособность;
  • стрессоустойчивость;
  • аккуратность;
  • отличное зрение;
  • коммуникабельность;
  • инициативность.

Навыки и знания


Проектировщик 3D-печати ― это профессионал, который должен уметь беспрепятственно работать с графическими редакторами 3dMax, Maya, LightWave, Softimage XSI, Blender, Modo и пр. Он должен быть в курсе новейших популярных тенденций в своей отрасли.

Дополнительно, специалисту необходимо знать список технических требований к графике, ключевые положения моделирования и проектирования.

Данная профессия также предусматривает владение английским языком на должном уровне.

Читайте также: Можно ли выучить язык быстро и без усилий?


Перспективы и карьера


В услугах специалистов данного профиля нуждаются агентства, ключевым направлением деятельности которых является изготовление продукции массового потребления.

Профессия проектировщик 3D-печати также предусматривает перспективу трудоустройства в архитектурную компанию, на завод, в медицинский центр или агентство по дизайну.

Первоначальной ступенькой на пути к успеху является должность стажера. Новички работают под присмотром более опытных коллег. Инициативность и своевременное эффективное выполнение обязанностей позволят рассчитывать на повышение до проектировщика, а после ― на должность начальника отдела.


Обучение


В наши дни 3D-проектирование находится на стадии развития. По этой причине отсутствует профильная программа обучения.

Чтобы успешно трудится в указанной области, необходимо получить высшее образование в смежных сферах: строительстве, 3D-дизайне, визуализации, архитектуре, робототехнике, физике.

Многие компании оплачивают обучающие курсы для наиболее перспективных специалистов, способствуя повышению их квалификационного уровня.

Поделитесь в сети:

3д-принтеры в строительстве: перспективы применения

На первый взгляд, конструкции 3д-печати кажутся какой-то скорлупой здания, законченного наполовину. Но при близком рассмотрении вы не обнаружите и кирпичика. Слои материала как бы наращиваются один поверх другого — так и создается сложная конструкция. Это футуристический мир 3D-печати, где роботизированные руки автоматически наслаивают и сжимают слои бетона, или пластика, или любого другого материала в фундамент и выстраивают конструкцию.

Подобный метод строительства сегодня достаточно нишевый — в мире напечатано всего несколько прототипов 3д-домов и офисов. Тем не менее, эта технология представляет собой потрясающее и потенциально сильное решение для перемен в строительстве.

Что же такое 3D-печать в строительстве, в чем потенциал, и будем ли мы работать над 3D-печатными проектами в ближайшем будущем?

  1. Что такое 3d-печать в строительстве?
  2. 3д-принтеры в строительстве: как это делается?
  3. 5 примеров инноваций
  4. Как проекты с 3d печатью могут помочь строительным компаниям?
  5. Распространение 3D-печати
  6. 3д-печать в гражданском строительстве
  7. Технология Wiki House — проект открытым кодом для 3D-печати: что стоит за концептом
  8. Обратная сторона медали
  9. Как можно интегрировать 3D-печать в строительство
  10. О PlanRadar

 

3D-печать в строительстве — что за технология?

3D-печать для строительства применяет как 3D-принтер, у которого есть роботизированный «кран-рука», который строит конструкции прямо на строительной площадке, так и создание определенных элементов принтерами на заводе, которые уже собираются в конструкцию на объекте.

Концепция 3D-печати не нова: впервые она появилась в 80-х. Но только за последние десятилетие эту технологию достаточно усовершенствовали (и снизили стоимость существенно) и она стала настоящим мейнстримом.

3D-принтеры не сильно отличаются от обычных струйных офисных принтеров. Программное обеспечение сообщает принтеру о размерах конечного продукта. И потом принтер начинает выводить материал на платформу согласно плану. В 3D-принтерах часто используют жидкие металлы, пластик, цемент и вариации разных материалов, которые когда остывают и высыхают, формируя конструкцию.

В 3D-принтере для строительства программы CAD или BIM сообщают устройству, что надо печатать, и машина начинает наслаивать материал слоями, согласно плану конструкции.

3D-принтеры в строительстве: как они работают?

Концепция 3D-печати — принтер выдавливает послойно определенную жидкую смесь, уровень за уровнем, создавая конструкцию, основываясь на трехмерной модели. Подготовленный микс из бетона, наполнителя, пластификатора и других компонентов загружается в бункер устройства и подается на печатающую головку.  Смесь наносится на поверхность площадки или на предыдущие отпечатанные слои. Таков принцип работы большинства 3D-принтеров. Среди них существует три вида устройств для 3D-печати:

  • Портальные 3D-принтеры. Состоят из рамы, трех порталов и печатающей головки. Такие принтеры могут напечатать здание как целиком, так и по частям.

    Портальные 3D-принтеры

  • Delta-принтеры. Они не ограниченны трехмерной моделью, а могут создавать более сложные формы. Печатающая головка подвешена на рычагах, прикрепленных к вертикальным направляющим.

    Delta-принтеры

  • И, наконец, роботизированный принтер. Он представляет собой робота или систему роботов, наподобие промышленного манипулятора, оснащенного экструдерами и управляемого компьютером.

Роботизированный принтер

Читайте также: Новые технологии в строительстве 2021

5 инновационных примеров 3D-печати

На сегодняшний день в строительной сфере реализовано всего несколько проектов в 3D-печати. Вот пять наиболее впечатляющих и многообещающих проектов:

Офисное здание муниципалитета Дубая, ОАЭ

1. Офисное здание муниципалитета Дубая, ОАЭ

В декабре 2019 фирма  Apis Cor, занимающаяся роботами для 3D печати объявила о завершении самого крупного в мире  частного здания, напечатанного при помощи 3D-печати. Офисный блок, построенный в ОАЭ, представляет собой 9,5 метровой сооружение  в высоту и площадью в 640 m2.

3D-принтер Apis Cor перемещался по стройплощадке под открытым небом при помощи крана и возводил разные части конструкции.

2. Офис будущего, ОАЭ 

Офис будущего, ОАЭ

Еще одно впечатляющее здание в ОАЭ, созданное 3D-печатью — Офис будущего — уникальная, довольно большая, конструкция, в котором в настоящее время размещается временная штаб-квартира организации Дубайский фонд будущего.

Для этого здания элементы создавались не на стройплощадке, и их напечатали за 17 дней, а само здание было собрано за 48 часов.

3.Дома, созданные 3D-принтером компании ВинСун, Китай

Дома, созданные 3D-принтером компании ВинСун, Китай

Китайская компания 3D-печати WinSun также применила заводские 3D- принтеры для строительства жилых домов. Компания создала несколько проектов домов, в том числе и небольшое многоэтажное здание. Все детали конструкции можно быстро и дешево напечатать и потом быстро их собрать уже на стройплощадке.

Компания подсчитала, что постройка-печать их пятиэтажного здания может стоить всего $161,000.

4. 3D-напечатанный номер в Льюис Гранд Хотел, Филиппины

3D-напечатанный номер в Льюис Гранд Хотел, Филиппины

Планируя поездку на Филиппины, подумайте о том, чтобы остановиться в отеле Lewis Grand Hotel в Анхелес-Сити, Пампанга, где посетителей встретят первым в мире гостиничным люксом, напечатанным на 3D-принтере. Номер в отеле был разработан Льюисом Якичем, владельцем отеля и инженером по материаловедению, в сотрудничестве со специалистом по 3D-печати Энтони Руденко. Они создали массивный 3D-принтер, который выводит песок и бетон на основе вулканического пепла. Комната была напечатана за 100 часов.

5. Двухэтажный особняк в Бекуме, Германия

Двухэтажный особняк в Бекуме, Германия

Первый 3D-напечатанный жилой дом площадью около 80 квадратных метров  — детище немецкой строительной компании PERI GmbH и архитектурно-дизайнерским бюро MENSE-KORTE ingenieure+architekten. Чтобы напечатать один квадратный метр двойной обшивки стены за 5 минут, использовали 3D-принтер BOD2. Здание представляет собой сооружение с трехслойными полыми стенами, заполненными изоляционной массой. Установка полых труб и соединений во время печати осуществлялась вручную.

3D-печать в строительстве кажется действительно впечатляющей, но каковы реальные выгоды такой технологии?

Исследование: Будущее управления строительством

Как цифровые решения изменят управление проектами в 2022 и дальнейшем?

Как 3D-печатные проекты могут быть полезны строительным компаниям?

Сторонники 3D-печати домов и коммерческих офисов указывают на несколько преимуществ такого метода строительства:

  • Безотходное строительство

В Великобритании почти треть отходов — это от строительной отрасли. По данным Transparency Market Research Group, строительная индустрия к 2025 году во всем мире будет производить 2,2 млрд тонн строительного мусора. И хотя большая часть отходов относится к сносу сооружений, сами строительные площадки продуцируют немало отходов.

И напротив, 3D-печать может сократить отходы практически до нуля. 3D-принтер использует четко определенное количество материала, которое требуется для печати конструкции — ни больше ни меньше. Это может стать большой экономией.

  • Сниженное потребление энергии

3D-печать в строительстве стимулирует применение местных доступных материалов и натуральных компонентов. Такая практика может сократить энергозатраты на транспортировке, возведении и производстве, поскольку для большинства местных материалов требуется меньше энергопотребления для обработки или установки. Если традиционные материалы с токсичными химическими примесями заменить на натуральные, то можно снизить токсичность всего строительства. Кроме того, местные материалы часто лучше подходят для локальных климатических условий и могут снизить нагрузку для отопления или охлаждения здания, что также снижает затраты на строительство.

  • Экономия времени и денег

Как и в случае с ИИ в строительстве, 3D-принтер может работать 24 часа в сутки, 7 дней в неделю. Это означает, что строительные проекты имеют потенциал быть завершенными намного быстрее, и можно избежать ряда затрат на низкоквалифицированную рабочую силу. Более того, благодаря 3D-печати отпадает необходимость во временных конструкциях, таких как опалубка и леса, которые обычно используются в традиционном строительстве. Исследования бетонных конструкций, напечатанных на 3D-принтере, выявили значительное снижение требований к опалубке — это  снижает затраты на 35–60%.

  • Может реализовывать необычные формы дизайна

Одна из самых привлекающих характеристик 3D-принтеров — их способность создавать сложный и необычный дизайн конструкций, в том числе и единственный, уникальный. Поскольку работа 3д-принтера заключается в наслаивании материала, то их можно запрограммировать на абсолютно любую необычную форму, которую будет намного труднее  создать традиционными техниками.

  • Минимизация человеческих ошибок и повышение безопасности 

Опубликованная статистика травм на рабочем месте американским агентством BLS в 2020 году свидетельствует, что строительство- одно из травмоопасных сфер и высоким уровнем частоты заболеваний. Каждый день, около 5333 рабочих гибнет на стройплощадке. А с появлением 3D-печати количество производственных травм и смертельных случаев очевидно снизится, поскольку она делает строительство более программируемым и автоматизированным. Роботизированное строительство требует стандартизированной, точной и полной цифровой информации по зданию, что делает эту технологию более точной и эффективной, с минимальными доработками из-за человеческих ошибок или любых информационных несостыковок. Обычные проблемы с материалами и комплектующими, которые нужно где-то хранить, беречь от повреждения — нивелируются, также исчезают проблемы с монтажом и незавершенной работы из-за повреждений — 3D-элементы создаются по мере строительства, их не нужно перемещать и хранить.

  • Освоение новых рынков

Применение 3D-принтера также позволяет строительным компаниям заходить на новые секторы рынков, ранее им недоступные. А для начинающих стартапов-компаний, наличие 3D-принтера будет конкурентным преимуществом. Более того, 3D-печать — это блестящий способ поднять или улучшить репутацию бренда строительной компании среди тех, кто считает, что производство бетона влияет на окружающую среду планеты.

Распространение структурной 3D-печати

3D-печать для усиления конструкции, маломасштабных компонентов и структурной стали может произвести настоящую революцию в сфере дизайна, строительства и освоения космоса. Кроме того, Европейское Космическое Агентство (ЕКА) считает, что используя металлы для 3D-печати для создания высококачественных сложных форм, можно существенно снизить их стоимость, и они станут весьма распространенными.

ЕКА вместе с Европейской Комиссией разработали проект по усовершенствованию печатания металлических компонентов, которые можно использовать в космосе. Всего объединилось 28 европейских партнеров для совместного проекта AMAZE (Additive Manufacturing Aiming Towards Zero — послойная 3D-печать для нулевых отходов от производства и эффективное производство высокотехнологичной металлической продукции).

Практически все можно спроектировать на компьютере, так что в планах AMAZE установить 3D-принтер на борт космического корабля, и  как только астронавту потребуется какая-либо деталь, инструмент — он сможет просто ее распечатать.

Структурная 3D-печать

3D-печать в гражданском строительстве

3D-печать в гражданском строительстве набирает популярность за последнее десятилетие, как и в аэрокосмической и биомедицинских отраслях. Эта революционная производственная техника основана на ее уникальной возможности создавать любую геометрическую форму без каких-либо формальных ограничений, сводя к минимуму отходы, но повышая производительность и результаты. Активное движение строительной отрасли навстречу автоматизации за последнее время достигло важных рубежей, включая создание первых конструкций при помощи роботизированных «рук» и технологии 3D-печати.

Применение метода 3D-печати в создании структурных элементов из полимерных материалов, бетона и металлов становится все распространеннее.

Эти техники в гражданском проектировании могут создавать свободные формы и инновационные архитектурные конструкции благодаря использованию программному обеспечению, интегрированному в СAD.

Однако несмотря на значительные исследования в аэрокосмической отрасли и биоинженерии по оценке и анализу этого механизма, по прежнему недостаточно понимания по его использованию, воздействия 3D-напечатанных материалов в гражданских сооружениях, как с точки зрения свойств материалов, так и структурной реакции.

Императорский колледж Лондона

Читайте также: Лучшие приложения для стройки в 2021

WIKI HOUSE —  3D печать в строительстве: что в основе концепта

Wiki House — это инновационный проект, созданный небольшой группой архитекторов в Лондоне в 2011 году. Он предлагает цифровую систему с открытым кодом для проектирования домов, что позволяет пользователям создавать, загружать и делиться разным дизайном и печатать свои собственные дома.

Комплект набора не требует каких-то специальных знаний и обучения и может быть создан за 1 день. Элементы в цифровом виде вырезаются из обычного листового материала, наподобие фанеры, применяя станок с ЧПУ. И это намного быстрее, менее затратно и не требует участия экспертов, как в обычном традиционном строительстве.

Стандартный дом с двумя спальнями может быть построен менее чем за £50,000, а к основному каркасу сооружения можно добавить дополнительные компоненты, такие как облицовка, изоляция, окна и прочее. Первым домом, который был построен на базе технологии Wiki House с открытым кодом, стал  двухэтажное здание. 3D-напечатанный дом был представлен на Лондонском фестивале дизайна в 2014 году.

Движение Wiki House возглавил Аластер Парвин, чья презентация на TED «Архитектура для людей, созданная людьми»  рассказала о перспективах 3D-печати в строительстве. Создатель этого проекта верит, что Wiki House может помочь в решении жилищного вопроса, особенно в чрезвычайных ситуациях, таких как землетрясения (есть уже доказательство, что 3D-напечатанные дома могут выдерживать толчки до 8 баллов).

В будущем это может стать реальной альтернативой недорогих домов, одновременно позволяя заказчику контролировать дизайн проекта.

3D-здание, построенное с использованием Wiki House

Станет ли 3D- печать экологическим будущим строительства?

3D-печать способна коренным образом изменить цепочку и структуру поставок, благодаря новому методу проектирования и производства. Согласно исследованию,  3D-печать может помочь строительной отрасли стать более экономичной, более эффективной и экологичной.

Ученые из Саксонского Университета Прикладных наук Иво Котман и Нейлс Фабер утверждают, что технология 3D печати «изменят правила игры». Они исследовали возможности 3D-печати бетона, и их выводы таковы:

  • 3D-печать сокращает цепочку поставок и в целом сам процесс проектирования. 3D-печать прямо на стройплощадке исключает трудоемкие этапы процесса проектирования. Архитекторы, инженеры, подрядчики, клиенты и  руководители, которые обычно должны активно участвовать в проекте, в 3D-печати больше не нужны. Поскольку все задачи могут совмещаться в одной фигуре архитектора, который использует метод моделирования и воспроизводит точные целостные конструкции.
  • Монтаж труб и проводка электричества становятся проще и более эффективнее. Системы отопления, изоляция, водопровод и электричество — все это требует трудоемкого монтажа на месте при традиционном строительстве. Однако при 3D-печати некоторые из этих функций могут быть включены в процесс 3D-печати. Печать полых стен требует меньше ресурсов, улучшает изоляцию и она дает возможность использовать напечатанные на 3D-принтере каналы для подачи горячей или холодной воды. Более того, нивелируется необходимость установки на стройплощадке, что напрямую влияет на сокращение отходов.
  • Лучшая логистика. 3D-печать устраняет 3 проблемы, связанных с логистикой и доставкой. Во-первых, много материалов и элементов часто портятся при доставке, а если печатать все на площадке, то повреждения минимизируются

Во-вторых, чтобы выдерживать транспортировку, части должны быть с повышенными техническими характеристиками, что по умолчанию удорожает их, а значит, и весь проект. Избежать таких дополнительных затрат поможет 3D-печать прямо на строительной площадке.

  • Создание индивидуальных проектов домов, доступных для широкого рынка. Обычно строительство дома с привлечением к проекту архитектора дорогое удовольствие для большинства потребителей. Но с 3D-печатью из бетона вы можете не беспокоится о выбранной форме, это не будет стоить дороже. Фактически, это значит, что в будущем больше людей смогут покупать дома по их собственному проекту в соответствии с их индивидуальными потребностями

Обратная сторона медали

Несмотря на определенно привлекательную инновационность 3D-печати, все же важно рассмотреть ее беспристрастно, убрав некоторую стимуляцию популяризации. Скептики отмечают несколько недостатков этой технологии.

  • Стоимость исследований и разработок

Большинство строительных компаний работают с относительно невысокой рентабельностью. Чтобы повсеместно начать применять 3D-печать, потребуются немалые инвестиции.

  • Будут ли потребители рассматривать это как маркетинговый ход?

3D-напечатанные дома, офисы, магазины и прочие сооружения инфраструктуры часто здорово впечатляют. Но действительно ли хотят большинство людей жить или работать в таких? Для большинства людей все же кирпичные дома гораздо привычнее и привлекательнее. Другие технологии, такие как сборные дома также некоторое время назад казались привлекательной технологией будущего, однако так и не получила широкого распространения, несмотря на то, что во многих случаях она была дешевле традиционной.

  • Сложность с интеграцией с другими составляющими 

3D-принтеры могут выполнить уникальный и интересный дизайн. Однако, если вам нужно здание, в котором будут использоваться разные материалы или разные элементы, которые не подойдут для 3D-печати, то это будет сложной задачей включить 3D-принтер для строительного процесса.

  • Нехватка квалифицированной рабочей силы

При существующей проблеме недостатка квалифицированной рабочей силы в строительном секторе в целом, 3D-печать потребует еще большего набора специализированных знаний и навыков, который придется выбирать из и без того небольшой ниши кандидатов. Так что поиск специалистов для работы в 3D печати для строительства может стать еще одной трудной задачей в будущем.

  • Контроль качества строительства

Погодные условия могут замедлять традиционный процесс строительства, но для 3D-печати дела обстоят еще хуже. Фактор окружающей среды для коммерческого строительства может снизить востребованность 3D-печать. Более того, контроль качества может быть намного серьезнее задачей, требующей постоянного мониторинга процесса реальными людьми на стройке.

  •  Отсутствие стандартов и правил

Несмотря на регулярное упоминание 3D-печати в СМИ, она все же еще не оказала существенного влияния на строительный сектор. Существует очевидная проблема ответственности при использовании таких принтеров, даже больше, чем человеческая ответственность при  выполнении некоторых строительных работ. И довольно много других неясностей в отношении этой технологии. Так что пока не будут установлены нормы и стандарты, а также правила в этой области, 3D-печать вряд ли станет мейнстримом в строительной индустрии.

Читайте также: Новые технологии в строительстве 2021

Как 3D-печать может интегрироваться со строительством?

На данный момент есть веские доказательства, что 3D-печать заслуживает внимания и может применяться в строительном сегменте, и скорее всего, что эта технология будет больше применяться в ближайшие годы. Правда, неизвестно, насколько широко будут применяться эти устройства на стройплощадке, или они останутся лишь инструментом для изготовления блоков-элементов для сборных конструкций. Но для определенных проектов резонно предполагать, что 3D-принтеры и эта технология в строительстве будут обязательным инструментом в арсенале строителей.

О PLANRADAR

PlanRadar была основана в  2013 году и предоставляет инновационное мобильное программное решение для строительства и недвижимости. Наше приложение доступно на всех устройствах iOS, Android и Windows и уже помогло более 13 000 клиентов оцифровать свой рабочий процесс в более чем 55 странах. Узнайте больше о приложении здесь.

Курс обучения «Проектирование под 3D печать в строительстве» октябрь 2019

Главная Статьи Набор на курс обучения «Проектирование под 3D печать в строительстве» 2-4 октября 2019

Напомним, в ноябре 2018 впервые в России и мире мы провели курсы проектирования под строительную 3D печать. Первые выпускники курса «Проектирование под 3D печать в строительстве» получили сертификаты. Обучение проходило в учебном центре «АМТ-СПЕЦАВИА» в Ярославле.

Курс рассчитан на профессиональных слушателей и будет полезен преподавателям учебных заведений, аспирантам, проектировщикам, архитекторам для повышения квалификации. На курсах Вы освоите возможности новейшей технологии строительной 3D печати, пройдете практику на действующем производстве. Специалисты, обладающие этими знаниями и навыками, сегодня крайне востребованы. Спрос на строительную 3D печать растёт: к нам постоянно обращаются с запросами что-либо спроектировать или построить. 

По желанию прошедших учебный курс, вносим их контакты в базу проектировщиков, которую предоставляем потенциальным заказчикам. К нам постоянно обращаются с запросами спроектировать под 3D печать и готовим ли мы специалистов. По оценке экспертов, в перспективе ближайших 20 лет специальность «Проектировщик 3Д печати в строительстве» будет одной из самых востребованных. Поэтому освоить новую профессию в числе первых весьма полезно.

Как и ранее, программа курса обучения включает теоретическую часть и практические занятия в производственном цехе.

Теория

Практика

  • Технология строительной 3D печати
  • Способы строительной печати
  • Подходы к проектированию
  • Расчет строительных конструкций
  • Приготовление смеси для 3D печати
  • Работа на строительном принтере

Продолжительность курса: 3 дня (18 часов). По окончании обучения выдается сертификат. 

Условия участия: наличие высшего (средне-специального) профильного образования (архитектура, проектирование, строительство), либо обучение в настоящее время по специальности.

Добро пожаловать на курсы проектировщиков под строительную 3D печать со 2 по 4 октября 2019 (среда — пятница)! Если необходимо, по запросу подготовим и вышлем официальное письмо-приглашение для вашей организации, забронируем гостиницу.

Обучение платное. Для заявки на обучение и за дополнительной информацией, пожалуйста, обращайтесь +7962 205-52-52

Для справки: Группа компаний «АМТ-СПЕЦАВИА» (Ярославль) — ведущий разработчик и первый в Европе серийный производитель строительных 3D-принтеров (COP-printers, Construction Objects Printing): от малоформатных (для печати малых архитектурных форм) до больших (для печати зданий высотой до 30 этажей). Оборудованием ярославского производства напечатаны первое офисное здание и первый жилой дом в Европе и СНГ. Принтеры торговой марки «АМТ» работают в нескольких странах мира, сертифицированы в Таможенном союзе и Евросоюзе. Официальный сайт: www.specavia.pro

Поделиться:

03 сентября 2019

3D печать в архитектуре и строительстве | Prototypster

По прогнозам исследователя 3D-печати Терри Уолтерса к 2020 году доля готовых продуктов на этом рынке сравняется с долей прототипов. Таким образом, технология уже сейчас доказала свою уникальность и исключительные преимущества, подтверждаемые примерами практики ведущих проектировщиков и дизайнеров.

От теории к практике (GSAPP, ETHZ и USC)

В лаборатории (N)certainties под эгидой архитектурной школы GSAPP в Колумбийском университете используются 3D-принтеры для промежуточного проектирования на всех этапах реализации планов строительства зданий и арт-объектов. Идеология местной научной школы заключается в проработке возможностей по тотальной трансформации общества, в котором логистика и изолированное производство от удалённых поставщиков уйдут в прошлое, поскольку протестировать любой предмет можно будет, распечатав макет, а изготовление изделия будет производиться прямо на месте.

Одними из первых исследователей в академической среде стали Матиас Колер и Фабио Грамацио из Высшей технической школы Цюриха (ETHZ). Их эксперименты связаны с оценкой точности и качества реализации сложных архитектурных форм с помощью роботизированного манипулятора, закреплённого на грузовом прицепе. Их инсталляция Pike Loop создана с помощью постепенного добавления затвердевающего материала к изделию.

Фото: archdaily.com

Профессор Бехрох Хошневис из University of Southern California разрабатывает направление Contour Crafting, основанное на возможности наслоения керамического состава на каркасы. В перспективе данный алгоритм позволяет печатать готовые жилые помещения с инженерными коммуникациями.

Фото: 3dprintingindustry.com

Студенческие проекты RPI

Современное техническое образование делает существенные шаги в будущее, ориентируя студентов на создание готовых решений. В США в RPI School of Architecture студенты-архитекторы уже несколько лет представляют в дополнение к документации дипломного проекта модель, напечатанную на 3D-принтере. Изделия создаются при помощи быстрого прототипирования — rapid prototyping — как по-другому называют 3D-печать.

Фото: arch.rpi.edu

Макеты для строительных компаний

3D печать активно используется в проектах строительных компаний. Сервис 3D печати Prototypster разрабатывает модели и производит макеты для «Сибакадемстрой», сотрудники которой давно открыли для себя этот эффективный инструмент: печать объектов строительства занимает не более 10 дней, в отличие от макетирования вручную, которое может занять месяц драгоценного времени. Помимо скорости для компании важно еще одно преимущество 3D печати — возможность тиражирования, которая выручает при необходимости демонстрации макета в нескольких географических точках одновременно.

Фото: prototypster.ru

Расчёты прочности и проработка стиля

Эксклюзивный макет здания колонны представила калифорнийская компания Emerging Objects. Их разработка в ряде положений опирается на строительные практики древних инков, живших на территории современного Перу в сейсмически опасных зонах. Колонна способна выдержать мощные толчки и выстоять в любых стихийных бедствиях.

Фото: archdaily.com

С помощью отработки на 3D-макетах сейчас завершается возведение легендарной церкви Sagrada Familia по недостроенному проекту Антонио Гауди. Детализация лепнины и сложных готических форм потребовали подключения массы современных технологий, для того чтобы воспроизвести нюансы стиля, задуманные гениальным архитектором.

Фото: inhabitat.com

Итог

Разнообразие архитектурных проектов, в которых активно используется 3D-печать, становится богаче с каждым годом. Сегодня в значительном числе отраслей строительства изготовление подобных макетов оказывается не только нагляднее и понятнее для клиента, но и экономичнее. Среди дополнительных преимуществ обнаруживается возможность тиражирования идентичных копий для заказчика, проектировщика и строителя, что позволяет избежать затрат времени и других ресурсов.

Prototypster — это широкий спектр возможностей по изготовлению высокоточных 3D-макетов и готовых прототипов. Мы индивидуально подходим к каждому заказу, применяя для работ профессиональное оборудование и более чем 20 материалов, предлагаемых на выбор. С нами проектирование и инженерные изыскания выходят на новый уровень, а на замену чертежам приходят практичные модели с впечатляющей детализацией.

Если Вам необходимо изготовить детали макета здания, жилого комплекса, ландшафтного сектора, то наши специалисты готовы помочь подобрать нужные материалы и технологии для 3D-печати.

В Башкирии появится первый в России напечатанный на 3D-принтере жилой дом

Заместитель директора «Уфимской гипсовой компании» Игорь Сандулов рассказал о научном подходе и преимуществах 3D-печати в строительстве

В Башкирии ближайшим летом планируется напечатать на специальном 3D-принтере двухэтажный жилой дом. Здание будет полностью готово для проживания и станет первым в России такого типа. В преддверии начала работ об амбициозном проекте, научном подходе и экономическом эффекте 3D-печати в строительстве в программе «Интервью» на телеканале РБК Уфа рассказал заместитель директора «Уфимской гипсовой компании», руководитель проекта «Аддитивные технологии в строительстве» Игорь Сандулов.

— Игорь Владимирович, ранее ваша компания анонсировала строительство двухэтажного жилого дома с применением аддитивных технологий, то есть 3D-печати. На какой стадии находится реализация проекта?

— Да, весной этого года мы анонсировали крупнейшее событие в области строительной 3D-печати — первый в России двухэтажный жилой дом площадью 160 кв. м.

Начну с самого главного — так называемых «чернил». Наша компания совместно с Национальным исследовательским Московским государственным строительным университетом разработала сухую строительную смесь торговой марки «Баркрафт», предназначенную специально для 3D-печати. Эта смесь успешно прошла все испытания и показала соответствие новому ГОСТу «Материалы для строительного аддитивного производства», введенному в действие 1 апреля этого года. В итоге на сегодняшний день мы имеем полностью готовую и сертифицированную смесь для 3D-строительства.

Буквально на этой неделе совместно с НИУ МГСУ мы завершаем проектирование непосредственно самого дома и готовимся к устройству фундамента. Стоит отметить, что проектирование нашего объекта выполнено с применением современной технологии информационного моделирования. Она позволяет нам перейти от плоских чертежей к многомерной модели. Мы создаем цифровую модель, которая позволяет гармонизировать не только строительные конструкции, но и все инженерные системы, включенные в проект. Когда мы меняем, например, расположение несущих или ограждающих конструкций, у нас автоматически происходит изменение инженерных коммуникаций, тем самым позволяя создать оптимальную схему здания.

— Где будет расположен дом?

— Мы выбрали несколько участков для реализации этого проекта, в том числе коттеджный поселок «Алкинские пруды», где мы возводим малоэтажные дома пока еще по традиционной технологии, но с использованием собственных современных материалов.

Строительный 3Д-принтер датской компании Cobod, при помощи которого уже напечатаны и печатаются в настоящее время дома в разных странах, мы ожидаем получить уже в июне. Это будет первый принтер в России этой компании. Буквально через несколько дней наши сотрудники смогут пройти обучение у датских специалистов, после чего мы будем готовы к печати нашего объекта.

Для печати двухэтажного дома будет использован строительный 3D-принтер Cobod (Дания). Это принтер портального типа с точным геометрическим позиционированием и с полем печати 15 м длиной, 12,5 м шириной и 9 м высотой. Принтер устанавливается непосредственно на строительной площадке, а для его транспортировки требуется одна еврофура с манипулятором. Время монтажа — около трех часов. Скорость печати может достигать 1 м/с.

— Какими преимуществами обладают аддитивные технологии строительства?

— Это очень интересный вопрос. В первую очередь, мы решаем самую острую проблему в строительстве: дефицит квалифицированных рабочих кадров. Здесь хочется отметить, что уровень производительности труда в строительстве по сравнению с другими традиционными производствами ниже в пять раз. Например, за последние 60 лет производительность труда в промышленном производстве выросла в 86 раз, в сельском хозяйстве — в 18 раз, а в строительстве — всего на 10%.

Второе преимущество — экономия времени. На печать двухэтажного дома уходит всего 72 часа. Печать может выполняться непрерывно и круглосуточно.

Третье — экологичность работ. На площадке не остается никакого строительного мусора и прочих отходов. Все материалы также экологически чистые.

В-четвертых, стоит отметить уникальный дизайн. Благодаря 3D-печати становится осуществима почти любая задумка архитектора. Даже при самых смелых и нестандартных решениях удается избежать удорожания готового объекта.

В-пятых, все действия автоматизированы, необходимо лишь присутствие оператора для контроля над процессом. Как известно, по статистике, 70% брака в строительстве — это нарушение технологии строительства рабочими. В нашем случае человеческий фактор исключается полностью.

— Кто принимал участие в разработке проекта?

— «Уфимская гипсовая компания» производит инновационную продукцию уже более 20 лет, используя современные ресурсосберегающие и экологически безопасные технологии, внедряя новейшие разработки и используя накопленный научный опыт.

С середины 2017 года, стараясь двигаться в ногу со временем, мы начали активное изучение аддитивных технологий в строительстве. Суть аддитивных технологий в постепенном наращивании слоев. Это направление, по нашему мнению, должно изменить привычный подход к строительству и позволит получить быстровозводимое, качественное и недорогое жилье.

Основательно изучив теорию, в начале 2018 года мы приобрели и установили на территории нашего предприятия строительный 3D-принтер Ярославской компании «АМТ СпецАвиа». На тот момент это была единственная серийная модель в мире. Принтер позволил нам на практике изучить все тонкости данной технологии. С этого же момента мы начали активно сотрудничать с ведущими строительными вузами страны — Московским государственным строительным университетом и архитектурно-строительным институтом УГНТУ. Совместно мы приступили к созданию сухих строительных смесей — так называемых «чернил», разработке конструкций стен и проектов домов, а также составлению нормативно-технической документации на строительство.

Пилотным проектом стала печать в 2019 году одноэтажного здания, расположенного на территории нашего завода. Сегодня оно используется круглый год как операторская на действующем производстве.

Сама технология печати здания состоит из нескольких этапов.

• Устройство фундамента: здесь мы пока используем традиционную технологию, но в последующих проектах планируем применять 3D-принтер.

• Возведение стен: происходит непрерывная печать внешних и внутренних контуров с последующим заполнением утеплителем. Мы предлагаем экологически чистые и эффективные утеплители собственного производства на основе керамзитового гравия, монолитного пеногипса и вспученного перлитового песка.

• Устройство межэтажных перекрытий и кровли.

• Отделочные работы.

— Насколько прочными будут напечатанные на принтере конструкции?

— По большому счету, прочность и срок эксплуатации здания не меняется при использовании аддитивных технологий. Поэтому долговечность дома не будет отличаться от зданий, возведенных традиционным способом. Эти показатели закладываются на этапе проектирования. Изменяется только способ укладки материала, вот и все. Например, конструкция, напечатанная 3Д-принтером с использованием нашей сухой смеси, по прочности будет равна бетону класса В20-В25.

— Может ли использование передовых технологий привести к удорожанию строительного процесса? Или наоборот, напечатанное на принтере жилье будет более доступным для населения?

— Нужно сразу отметить, что применение данной технологии в строительстве не приводит к экономии материалов, как, скажем в машиностроении. В строительстве используются практически те же самые материалы для обеспечения тепловой защиты здания.

Тем не менее аддитивные технологии позволяют серьезно экономить на фонде оплаты труда, а также в разы сокращать сроки строительства — равно как и инвестиционный цикл в случае возведения коммерческих объектов. В целом мы прогнозируем удешевление квадратного метра жилья на 30–50% по сравнению с традиционными способами строительства.

— Кто является партнерами проекта, запущенного вашей компанией?

— К сожалению, в России — в отличие от многих других стран — сегодня отсутствует государственная поддержка развития аддитивных технологий в строительстве. Поэтому реализация подобных инициатив возможна только с привлечением частного капитала. «Уфимская гипсовая компания» является основным инвестором проекта, партнерами стали ведущие строительные университеты страны — МГСУ и АСИ УГНТУ, а также немецкое архитектурное бюро Mense Korte, датская компания Cobod, завод оконных конструкций «Мастер окон». Кроме того, компания «Уфанет» будет проектировать и монтировать всю инженерную коммуникацию в здании, а также внедрять технологии «умного дома» в наш проект.

Мы открыты к сотрудничеству и приглашаем присоединиться к нашем проекту производителей и поставщиков отделочных материалов, сантехнического и электромонтажного оборудования, производителей кровельных работ, архитекторов, проектировщиков, девелоперов, а также представителей всех заинтересованных организаций.

Эксперт назвал ключевые преимущества 3D-печати в строительстве


Еще в 2019 году в Мексике в пилотном формате запустили проект по печати целого жилого района для людей. Сегодня этот тренд подхватили и строительные компании США, где В 2021 году впервые был выставлен на продажу жилой дом, полностью напечатанный с помощью 3D-технологий. Тренд по внедрению 3D-печати в строительном секторе набирает обороты, но многие по-прежнему не понимают всех перспектив данной технологии.


Использование 3D-технологий в строительстве имеет ряд практических преимуществ. Дмитрий Миллер, руководитель компании REC, при поддержке технопарка «Сколково» занимающийся производством оборудования и компонентов для 3D-печати, выделяет по меньшей мере 5 из них:

  • 3D-принтеру не требуется бригада строителей для возведения дома, достаточно оператора;
  • Скорость 3D-печати значительно превосходит ту, при которой осуществляется классическое строительство жилых домов;
  • 3D-принтеры отличаются своей точностью печати благодаря использованию в них специальных лазерных дальномеров, позволяющих осуществить печать объекта с точностью до миллиметра;
  • Надежность, прочность и качество дома, напечатанного на 3D-принтере, не уступает классическим постройкам из дерева или кирпича;
  • С помощью аддитивных технологий будущий собственник напечатанного жилья может выбрать практически любые решения в плане интерьера, экстерьера, планировки помещения, воссоздание 3D-модели происходит без малейших искажений.

По словам эксперта, основная ставка в отрасли делается на портальные 3D-принтеры, которые позволяют печатать как целые здания и строения, так и отдельные их элементы, например, стены или какие-либо несущие конструкции. 

Принцип действия таких принтеров заключается в экструзии: принтер тонкой нитью выдавливает раствор (бетон или цемент с различными примесями) слой за слоем, формируя будущую постройку. Некоторые принтеры способны укладывать стены со скоростью 2,5 куб. м в час, это около 25 кв. м однокамерной стены.

Emaar использует 3D печать в новом проекте

Государственный застройщик Emaar Properties объявил, что намерен построить в Дубае дом с помощью технологии 3D печати, что отражает стремление корпорации стать лидером в использовании продвинутых технологий в отрасли.

Новый проект будет реализован в микрорайоне Arabian Ranches III, а в качестве подрядчика с необходимым для 3D печати оборудованием будет привлечена местная компания.

Применение этой технологии в строительстве имеет несколько преимуществ.

Во-первых, использование 3D печати позволяет сократить расходы и время на строительство. По оценке Мохаммада Аль Гергави, министра по делам правительства ОАЭ, стоимость работ может снизиться на 50-80%, а время, необходимое для возведения проекта, сократится на 50-70%.

Во-вторых, 3D печать как альтернатива традиционной технологии строительства более экологична. Технология снижает объем отходов, а также уровень шумового загрязнения.

Наконец, технология позволяет будущим покупателям принимать непосредственное участие в проектировании здания. Благодаря гибкости, которую обеспечивает 3D печать, проектировщики могут вносить изменения в чертежи по желанию заказчиков.

Власти страны и Дубая также заинтересованы в развитии нового метода строительства. Напомним, еще в 2016 г. в Дубае появился первый в истории страны «напечатанный» офис. Тогда для работ потребовался один принтер, один оператор, а также команда монтажников, электриков и инженеров-механиков. Проект оказался почти в два раза дешевле традиционных аналогов.

Другим строительным проектом, для которого применялась технология 3D печати, стала лаборатория, возведенная для солнечной электростанции Mohammad Bin Rashid Al Maktoum Solar Park.

Сегодня освоение 3D печати в сфере строительства является одной из важных составляющих стратегии развития Дубая до 2030 г.

Новый проект компании Emaar Properties задумывался как образец, который поможет инвесторам и другим участникам рынка лучше понять новую концепцию и по достоинству оценить преимущества использования технологии в строительном секторе. В компании пока не сообщили, какая фирма станет подрядчиком. Известно лишь, что выбор был сделан на основе результатов конкурса, проведенного между ведущими компаниями, занимающимися 3D печатью.

Интересуетесь инвестициями в гостиничную недвижимость Дубая? Узнайте подробную информацию, скачав гид для инвесторов.

3D-печать в строительстве — Проектирование зданий

3D-печать (иногда называемая аддитивным производством (AM)) — это управляемое компьютером последовательное наслоение материалов для создания трехмерных форм. Это особенно полезно для прототипирования и изготовления геометрически сложных компонентов.

Впервые он был разработан в 1980-х годах, но в то время это была сложная и дорогая операция, поэтому она мало применялась. Только с 2000 года он стал относительно простым и доступным и, таким образом, стал жизнеспособным для широкого спектра применений, включая дизайн продуктов, производство компонентов и инструментов, бытовую электронику, пластмассы, металлообработку, аэрокосмическую технику, стоматологические и медицинские приложения, а также обувь. .

Продажи машин AM, или «3D-принтеров», быстро росли, и с 2005 года использование 3D-принтеров в домашних условиях стало практичным.

Системы 3D-печати, разработанные для строительной отрасли, называются «строительными 3D-принтерами».

Цифровая 3D-модель предмета создается либо с помощью автоматизированного проектирования (САПР), либо с использованием 3D-сканера. Затем принтер считывает дизайн и накладывает последовательные слои печатного носителя (это может быть жидкость, порошок или листовой материал), которые соединяются или сплавляются для создания предмета.Процесс может быть медленным, но он позволяет создать практически любую форму.

В зависимости от принятой технологии печать может производить несколько компонентов одновременно, может использовать несколько материалов и может использовать несколько цветов.

Точность можно повысить с помощью процесса вычитания с высоким разрешением, при котором материал удаляется с напечатанного изделия большого размера. Некоторые методы включают использование растворимых материалов, которые поддерживают выступающие элементы во время изготовления.

Печать на таких материалах, как металл, может быть дорогостоящей, и в этом случае может оказаться более рентабельным напечатать форму, а затем использовать ее для создания изделия.

В строительной отрасли 3D-печать можно использовать для создания строительных компонентов или «печати» целых зданий. Строительство хорошо подходит для 3D-печати, поскольку большая часть информации, необходимой для создания предмета, будет существовать в результате процесса проектирования, а в отрасли уже имеется опыт автоматизированного производства. Недавнее появление информационного моделирования зданий (BIM), в частности, может способствовать более широкому использованию 3D-печати.

Строительство 3D-печать может обеспечить более быстрое и точное строительство сложных или индивидуальных объектов, а также снижение затрат на рабочую силу и производство меньшего количества отходов.Это также может позволить вести строительство в суровых или опасных условиях, не подходящих для человеческой рабочей силы, например, в космосе.

В 2014 году инженеры Arup использовали 3D-печать для изготовления стального узла для легкой конструкции. Саломе Гальжаард, руководитель группы Arup, сказала: «Это имеет огромное значение для снижения затрат, сокращения отходов и позволяет создавать очень сложные конструкции…»

Профессор Бехрох Хошневис из Калифорнийского университета разработал процесс «обработки контуров» с использованием бетона для производства мелкомасштабных моделей внешних и внутренних стен домов и тестирует гигантский переносной 3D-принтер, который можно использовать для создания стены дома за 24 часа.Для роботизированной системы требуется плоская заземляющая плита с подземными коммуникациями. По обеим сторонам опоры установлены рельсы, чтобы можно было использовать козловой кран, перекрывающий здание. Затем сопло, управляемое компьютером, подает слои бетона. Слои наращиваются, образуя внутреннюю и внешнюю обшивку для каждой стены, оставляя их для последующего заполнения изоляцией или бетоном.

Шанхайская фирма WinSun Decoration Design Engineering использовала большие 3D-принтеры для распыления смеси быстросохнущего цемента и переработанного сырья (ref.Би-би-си). Это позволило им построить 10 небольших демонстрационных «домов» менее чем за 24 часа. Они предположили, что каждый дом можно напечатать менее чем за 5000 долларов. Их система изготавливает блоки за пределами площадки путем укладки цементной смеси по диагонали. Затем блоки собираются на месте. Winsun считает, что в будущем эту технику можно будет использовать для строительства больших домов или даже небоскребов. В 2015 году они объявили, что напечатали и целую виллу, и пятиэтажный доходный дом.(См. Global Construction Review, 21 января 2015 г.)

Голландский проект занимается изготовлением полноразмерной типографии в течение нескольких лет, чтобы продемонстрировать потенциал новой технологии (Ref. BBC 3 May 2014).

В июле 2014 года китайская компания Qingdao Unique Products Develop Co представила самый большой в мире 3D-принтер на Всемирной конференции и выставке индустрии технологий 3D-печати в Циндао. Его первой задачей будет печать семиметрового Храма Неба. (Исх. Менеджер по строительству, 1 июля 2014 г.)

В ноябре 2014 года Skanska и Университет Лафборо подписали соглашение о разработке того, что они называют первым в мире коммерческим роботом для печати бетона. (См. Construction Enquirer, Skanska для печати 3D-изделий из бетона.)

В Испании 14 декабря 2016 года в городском парке Кастилия-Ла-Манча в Алькобендасе, Мадрид, был открыт первый в мире пешеходный мост, напечатанный на 3D-принтере (3DBRIDGE). Используемая технология 3DBUILD была разработана компанией ACCIONA, которая отвечала за структурный дизайн, разработку материалов и производство 3D-печатных элементов.Мост имеет общую длину 12 м и ширину 1,75 м и выполнен из микроармированного бетона. Архитектурный проект был выполнен Институтом передовой архитектуры Каталонии (IAAC).

3D-принтер, использованный для строительства пешеходного моста, был изготовлен компанией D-Shape. 3D-печатный мост отражает сложность природных форм и был разработан с помощью параметрического дизайна и вычислительного дизайна, что позволяет оптимизировать распределение материалов и максимизировать структурные характеристики, имея возможность размещать материал только там, где он необходим, с полной свободой форм. .Пешеходный мост Алькобендас, напечатанный на 3D-принтере, стал важной вехой для строительного сектора на международном уровне, поскольку в этом проекте впервые была применена крупномасштабная технология 3D-печати в области гражданского строительства в общественных местах.

См. также: Строительный рынок 3D-печати.

Очевидно, что все эти проекты имеют огромный потенциал. Есть вопросы о том, как строительная 3D-печать может быть интегрирована с другими компонентами здания, и как они будут включать в себя услуги и армирование, но в долгосрочной перспективе они должны производить более качественные, быстрые и, возможно, более дешевые здания.

Однако систематизированное строительство — это не то, к чему мы привыкли в Великобритании. После Второй мировой войны был короткий бум панельных систем для высотных жилых домов, но многие из получившихся зданий были однообразными и уродливыми, часто с проблемами конденсации. В Великобритании наблюдается возрождение интереса к панелеобразованию и сборным конструкциям, однако доля рынка остается низкой.

Все эти инновации требуют сложного оборудования, и хотя можно предусмотреть использование какой-либо упрощенной версии для производства специализированных компонентов в более промышленных масштабах, сомнительно, что это заменит кирпичи и раствор.

В рамках 2D-проекта WikiHouse разрабатывается альтернативный подход к цифровому производству зданий. WikiHouse — это не аддитивный процесс, а открытый набор информации о конструкции строительных компонентов, которую можно загрузить, изготовить и собрать с использованием местных общедоступных материалов и оборудования. Это низкотехнологичная сборка, требующая небольшой подготовки.

Плагин WikiHouse для Google SketchUp позволяет пользователям создавать файлы для резки компонентов, которые могут быть изготовлены из стандартных листовых материалов, таких как фанера, с использованием станка с числовым программным управлением (ЧПУ).Затем компоненты собираются, а соединения формируются с помощью штифтов и клиньев. Полученные рамы можно поднять и собрать вручную, а затем прикрепить облицовочные панели и установить коммуникации и окна. Утверждается, что «шасси» для одноэтажного дома можно построить за день.


3D-печать в строительстве — Проектирование зданий

3D-печать (иногда называемая аддитивным производством (AM)) — это управляемое компьютером последовательное наслоение материалов для создания трехмерных форм.Это особенно полезно для прототипирования и изготовления геометрически сложных компонентов.

Впервые он был разработан в 1980-х годах, но в то время это была сложная и дорогая операция, поэтому она мало применялась. Только с 2000 года он стал относительно простым и доступным и, таким образом, стал жизнеспособным для широкого спектра применений, включая дизайн продуктов, производство компонентов и инструментов, бытовую электронику, пластмассы, металлообработку, аэрокосмическую технику, стоматологические и медицинские приложения, а также обувь. .

Продажи машин AM, или «3D-принтеров», быстро росли, и с 2005 года использование 3D-принтеров в домашних условиях стало практичным.

Системы 3D-печати, разработанные для строительной отрасли, называются «строительными 3D-принтерами».

Цифровая 3D-модель предмета создается либо с помощью автоматизированного проектирования (САПР), либо с использованием 3D-сканера. Затем принтер считывает дизайн и накладывает последовательные слои печатного носителя (это может быть жидкость, порошок или листовой материал), которые соединяются или сплавляются для создания предмета.Процесс может быть медленным, но он позволяет создать практически любую форму.

В зависимости от принятой технологии печать может производить несколько компонентов одновременно, может использовать несколько материалов и может использовать несколько цветов.

Точность можно повысить с помощью процесса вычитания с высоким разрешением, при котором материал удаляется с напечатанного изделия большого размера. Некоторые методы включают использование растворимых материалов, которые поддерживают выступающие элементы во время изготовления.

Печать на таких материалах, как металл, может быть дорогостоящей, и в этом случае может оказаться более рентабельным напечатать форму, а затем использовать ее для создания изделия.

В строительной отрасли 3D-печать можно использовать для создания строительных компонентов или «печати» целых зданий. Строительство хорошо подходит для 3D-печати, поскольку большая часть информации, необходимой для создания предмета, будет существовать в результате процесса проектирования, а в отрасли уже имеется опыт автоматизированного производства. Недавнее появление информационного моделирования зданий (BIM), в частности, может способствовать более широкому использованию 3D-печати.

Строительство 3D-печать может обеспечить более быстрое и точное строительство сложных или индивидуальных объектов, а также снижение затрат на рабочую силу и производство меньшего количества отходов.Это также может позволить вести строительство в суровых или опасных условиях, не подходящих для человеческой рабочей силы, например, в космосе.

В 2014 году инженеры Arup использовали 3D-печать для изготовления стального узла для легкой конструкции. Саломе Гальжаард, руководитель группы Arup, сказала: «Это имеет огромное значение для снижения затрат, сокращения отходов и позволяет создавать очень сложные конструкции…»

Профессор Бехрох Хошневис из Калифорнийского университета разработал процесс «обработки контуров» с использованием бетона для производства мелкомасштабных моделей внешних и внутренних стен домов и тестирует гигантский переносной 3D-принтер, который можно использовать для создания стены дома за 24 часа.Для роботизированной системы требуется плоская заземляющая плита с подземными коммуникациями. По обеим сторонам опоры установлены рельсы, чтобы можно было использовать козловой кран, перекрывающий здание. Затем сопло, управляемое компьютером, подает слои бетона. Слои наращиваются, образуя внутреннюю и внешнюю обшивку для каждой стены, оставляя их для последующего заполнения изоляцией или бетоном.

Шанхайская фирма WinSun Decoration Design Engineering использовала большие 3D-принтеры для распыления смеси быстросохнущего цемента и переработанного сырья (ref.Би-би-си). Это позволило им построить 10 небольших демонстрационных «домов» менее чем за 24 часа. Они предположили, что каждый дом можно напечатать менее чем за 5000 долларов. Их система изготавливает блоки за пределами площадки путем укладки цементной смеси по диагонали. Затем блоки собираются на месте. Winsun считает, что в будущем эту технику можно будет использовать для строительства больших домов или даже небоскребов. В 2015 году они объявили, что напечатали и целую виллу, и пятиэтажный доходный дом.(См. Global Construction Review, 21 января 2015 г.)

Голландский проект занимается изготовлением полноразмерной типографии в течение нескольких лет, чтобы продемонстрировать потенциал новой технологии (Ref. BBC 3 May 2014).

В июле 2014 года китайская компания Qingdao Unique Products Develop Co представила самый большой в мире 3D-принтер на Всемирной конференции и выставке индустрии технологий 3D-печати в Циндао. Его первой задачей будет печать семиметрового Храма Неба. (Исх. Менеджер по строительству, 1 июля 2014 г.)

В ноябре 2014 года Skanska и Университет Лафборо подписали соглашение о разработке того, что они называют первым в мире коммерческим роботом для печати бетона. (См. Construction Enquirer, Skanska для печати 3D-изделий из бетона.)

В Испании 14 декабря 2016 года в городском парке Кастилия-Ла-Манча в Алькобендасе, Мадрид, был открыт первый в мире пешеходный мост, напечатанный на 3D-принтере (3DBRIDGE). Используемая технология 3DBUILD была разработана компанией ACCIONA, которая отвечала за структурный дизайн, разработку материалов и производство 3D-печатных элементов.Мост имеет общую длину 12 м и ширину 1,75 м и выполнен из микроармированного бетона. Архитектурный проект был выполнен Институтом передовой архитектуры Каталонии (IAAC).

3D-принтер, использованный для строительства пешеходного моста, был изготовлен компанией D-Shape. 3D-печатный мост отражает сложность природных форм и был разработан с помощью параметрического дизайна и вычислительного дизайна, что позволяет оптимизировать распределение материалов и максимизировать структурные характеристики, имея возможность размещать материал только там, где он необходим, с полной свободой форм. .Пешеходный мост Алькобендас, напечатанный на 3D-принтере, стал важной вехой для строительного сектора на международном уровне, поскольку в этом проекте впервые была применена крупномасштабная технология 3D-печати в области гражданского строительства в общественных местах.

См. также: Строительный рынок 3D-печати.

Очевидно, что все эти проекты имеют огромный потенциал. Есть вопросы о том, как строительная 3D-печать может быть интегрирована с другими компонентами здания, и как они будут включать в себя услуги и армирование, но в долгосрочной перспективе они должны производить более качественные, быстрые и, возможно, более дешевые здания.

Однако систематизированное строительство — это не то, к чему мы привыкли в Великобритании. После Второй мировой войны был короткий бум панельных систем для высотных жилых домов, но многие из получившихся зданий были однообразными и уродливыми, часто с проблемами конденсации. В Великобритании наблюдается возрождение интереса к панелеобразованию и сборным конструкциям, однако доля рынка остается низкой.

Все эти инновации требуют сложного оборудования, и хотя можно предусмотреть использование какой-либо упрощенной версии для производства специализированных компонентов в более промышленных масштабах, сомнительно, что это заменит кирпичи и раствор.

В рамках 2D-проекта WikiHouse разрабатывается альтернативный подход к цифровому производству зданий. WikiHouse — это не аддитивный процесс, а открытый набор информации о конструкции строительных компонентов, которую можно загрузить, изготовить и собрать с использованием местных общедоступных материалов и оборудования. Это низкотехнологичная сборка, требующая небольшой подготовки.

Плагин WikiHouse для Google SketchUp позволяет пользователям создавать файлы для резки компонентов, которые могут быть изготовлены из стандартных листовых материалов, таких как фанера, с использованием станка с числовым программным управлением (ЧПУ).Затем компоненты собираются, а соединения формируются с помощью штифтов и клиньев. Полученные рамы можно поднять и собрать вручную, а затем прикрепить облицовочные панели и установить коммуникации и окна. Утверждается, что «шасси» для одноэтажного дома можно построить за день.


3D-печать в строительстве — Проектирование зданий

3D-печать (иногда называемая аддитивным производством (AM)) — это управляемое компьютером последовательное наслоение материалов для создания трехмерных форм.Это особенно полезно для прототипирования и изготовления геометрически сложных компонентов.

Впервые он был разработан в 1980-х годах, но в то время это была сложная и дорогая операция, поэтому она мало применялась. Только с 2000 года он стал относительно простым и доступным и, таким образом, стал жизнеспособным для широкого спектра применений, включая дизайн продуктов, производство компонентов и инструментов, бытовую электронику, пластмассы, металлообработку, аэрокосмическую технику, стоматологические и медицинские приложения, а также обувь. .

Продажи машин AM, или «3D-принтеров», быстро росли, и с 2005 года использование 3D-принтеров в домашних условиях стало практичным.

Системы 3D-печати, разработанные для строительной отрасли, называются «строительными 3D-принтерами».

Цифровая 3D-модель предмета создается либо с помощью автоматизированного проектирования (САПР), либо с использованием 3D-сканера. Затем принтер считывает дизайн и накладывает последовательные слои печатного носителя (это может быть жидкость, порошок или листовой материал), которые соединяются или сплавляются для создания предмета.Процесс может быть медленным, но он позволяет создать практически любую форму.

В зависимости от принятой технологии печать может производить несколько компонентов одновременно, может использовать несколько материалов и может использовать несколько цветов.

Точность можно повысить с помощью процесса вычитания с высоким разрешением, при котором материал удаляется с напечатанного изделия большого размера. Некоторые методы включают использование растворимых материалов, которые поддерживают выступающие элементы во время изготовления.

Печать на таких материалах, как металл, может быть дорогостоящей, и в этом случае может оказаться более рентабельным напечатать форму, а затем использовать ее для создания изделия.

В строительной отрасли 3D-печать можно использовать для создания строительных компонентов или «печати» целых зданий. Строительство хорошо подходит для 3D-печати, поскольку большая часть информации, необходимой для создания предмета, будет существовать в результате процесса проектирования, а в отрасли уже имеется опыт автоматизированного производства. Недавнее появление информационного моделирования зданий (BIM), в частности, может способствовать более широкому использованию 3D-печати.

Строительство 3D-печать может обеспечить более быстрое и точное строительство сложных или индивидуальных объектов, а также снижение затрат на рабочую силу и производство меньшего количества отходов.Это также может позволить вести строительство в суровых или опасных условиях, не подходящих для человеческой рабочей силы, например, в космосе.

В 2014 году инженеры Arup использовали 3D-печать для изготовления стального узла для легкой конструкции. Саломе Гальжаард, руководитель группы Arup, сказала: «Это имеет огромное значение для снижения затрат, сокращения отходов и позволяет создавать очень сложные конструкции…»

Профессор Бехрох Хошневис из Калифорнийского университета разработал процесс «обработки контуров» с использованием бетона для производства мелкомасштабных моделей внешних и внутренних стен домов и тестирует гигантский переносной 3D-принтер, который можно использовать для создания стены дома за 24 часа.Для роботизированной системы требуется плоская заземляющая плита с подземными коммуникациями. По обеим сторонам опоры установлены рельсы, чтобы можно было использовать козловой кран, перекрывающий здание. Затем сопло, управляемое компьютером, подает слои бетона. Слои наращиваются, образуя внутреннюю и внешнюю обшивку для каждой стены, оставляя их для последующего заполнения изоляцией или бетоном.

Шанхайская фирма WinSun Decoration Design Engineering использовала большие 3D-принтеры для распыления смеси быстросохнущего цемента и переработанного сырья (ref.Би-би-си). Это позволило им построить 10 небольших демонстрационных «домов» менее чем за 24 часа. Они предположили, что каждый дом можно напечатать менее чем за 5000 долларов. Их система изготавливает блоки за пределами площадки путем укладки цементной смеси по диагонали. Затем блоки собираются на месте. Winsun считает, что в будущем эту технику можно будет использовать для строительства больших домов или даже небоскребов. В 2015 году они объявили, что напечатали и целую виллу, и пятиэтажный доходный дом.(См. Global Construction Review, 21 января 2015 г.)

Голландский проект занимается изготовлением полноразмерной типографии в течение нескольких лет, чтобы продемонстрировать потенциал новой технологии (Ref. BBC 3 May 2014).

В июле 2014 года китайская компания Qingdao Unique Products Develop Co представила самый большой в мире 3D-принтер на Всемирной конференции и выставке индустрии технологий 3D-печати в Циндао. Его первой задачей будет печать семиметрового Храма Неба. (Исх. Менеджер по строительству, 1 июля 2014 г.)

В ноябре 2014 года Skanska и Университет Лафборо подписали соглашение о разработке того, что они называют первым в мире коммерческим роботом для печати бетона. (См. Construction Enquirer, Skanska для печати 3D-изделий из бетона.)

В Испании 14 декабря 2016 года в городском парке Кастилия-Ла-Манча в Алькобендасе, Мадрид, был открыт первый в мире пешеходный мост, напечатанный на 3D-принтере (3DBRIDGE). Используемая технология 3DBUILD была разработана компанией ACCIONA, которая отвечала за структурный дизайн, разработку материалов и производство 3D-печатных элементов.Мост имеет общую длину 12 м и ширину 1,75 м и выполнен из микроармированного бетона. Архитектурный проект был выполнен Институтом передовой архитектуры Каталонии (IAAC).

3D-принтер, использованный для строительства пешеходного моста, был изготовлен компанией D-Shape. 3D-печатный мост отражает сложность природных форм и был разработан с помощью параметрического дизайна и вычислительного дизайна, что позволяет оптимизировать распределение материалов и максимизировать структурные характеристики, имея возможность размещать материал только там, где он необходим, с полной свободой форм. .Пешеходный мост Алькобендас, напечатанный на 3D-принтере, стал важной вехой для строительного сектора на международном уровне, поскольку в этом проекте впервые была применена крупномасштабная технология 3D-печати в области гражданского строительства в общественных местах.

См. также: Строительный рынок 3D-печати.

Очевидно, что все эти проекты имеют огромный потенциал. Есть вопросы о том, как строительная 3D-печать может быть интегрирована с другими компонентами здания, и как они будут включать в себя услуги и армирование, но в долгосрочной перспективе они должны производить более качественные, быстрые и, возможно, более дешевые здания.

Однако систематизированное строительство — это не то, к чему мы привыкли в Великобритании. После Второй мировой войны был короткий бум панельных систем для высотных жилых домов, но многие из получившихся зданий были однообразными и уродливыми, часто с проблемами конденсации. В Великобритании наблюдается возрождение интереса к панелеобразованию и сборным конструкциям, однако доля рынка остается низкой.

Все эти инновации требуют сложного оборудования, и хотя можно предусмотреть использование какой-либо упрощенной версии для производства специализированных компонентов в более промышленных масштабах, сомнительно, что это заменит кирпичи и раствор.

В рамках 2D-проекта WikiHouse разрабатывается альтернативный подход к цифровому производству зданий. WikiHouse — это не аддитивный процесс, а открытый набор информации о конструкции строительных компонентов, которую можно загрузить, изготовить и собрать с использованием местных общедоступных материалов и оборудования. Это низкотехнологичная сборка, требующая небольшой подготовки.

Плагин WikiHouse для Google SketchUp позволяет пользователям создавать файлы для резки компонентов, которые могут быть изготовлены из стандартных листовых материалов, таких как фанера, с использованием станка с числовым программным управлением (ЧПУ).Затем компоненты собираются, а соединения формируются с помощью штифтов и клиньев. Полученные рамы можно поднять и собрать вручную, а затем прикрепить облицовочные панели и установить коммуникации и окна. Утверждается, что «шасси» для одноэтажного дома можно построить за день.


Ускорение проектирования и строительства с помощью новых технологий

Одной из стран, которая быстро признала преимущества 3D-печати, являются ОАЭ (Объединенные Арабские Эмираты).Они уже разработали стратегию, которая поставит их в авангарде внедрения 3D-печати. Их цель состоит в том, чтобы к 2030 году 25% зданий в Дубае были основаны на технологии 3D-печати. PERI GmbH приступила к работе над крупнейшим печатным жилым домом в Европе в Германии в ноябре 2020 года, всего через два месяца после завершения первого жилого проекта в Германии (который с тех пор был удостоен Немецкой премии за инновации Немецким советом по дизайну).А в США мы уже видим распечатанные жилые дома для продажи и другие инициативы таких компаний, как SQ4D и ICON.


Поскольку 3D-печать предлагает эффективное решение некоторых проблем, с которыми в настоящее время сталкивается отрасль AEC во всем мире, таких как доступное жилье, укрытие для пострадавших от стихийных бедствий регионов и устойчивость, мы, безусловно, можем ожидать увеличения числа проектов, которые начнут поражать. земля.

Давайте подробнее рассмотрим некоторые преимущества архитектуры, напечатанной на 3D-принтере.

3D-печать предлагает более дешевый способ строительства, чем традиционные методы строительства. Причины включают потребность в меньшем количестве энергии, меньшем количестве рабочих, а также эффективное использование материалов. Можно точно рассчитать количество необходимого материала, что приведет к уменьшению отходов и снижению затрат на строительство.

Такие компании, как американская ICON, уже создают дома с помощью 3D-печати с большей скоростью и меньшими затратами. Предоставление жилья нуждающимся и тем, кто ищет более доступные варианты жилья, теперь становится реальностью благодаря развитию 3D-печати.

Еще одним преимуществом 3D-печати является то, что она более экологична. Бетон часто используется в качестве основного строительного материала в стандартном строительстве, но компании, занимающиеся 3D-печатью, уже экспериментируют с более экологичными вариантами, такими как необработанная земля, биоразлагаемый бамбук и перерабатываемые термопластики.

Одной из компаний, занимающихся именно этим, является специалист по 3D-печати WASP в партнерстве с коллегами из итальянской компании Mario Cucinella Architects (MCA). Недавно они завершили TECLA; экологически устойчивая среда обитания, напечатанная на 3D-принтере, которая была построена из материалов, пригодных для повторного использования и переработки.

Более быстрый способ сборки

Еще одним большим преимуществом 3D-печати является скорость строительства: новый дом можно напечатать за несколько дней, а не месяцев по сравнению с традиционными методами. Например, YHNOVA, проект площадью 95 м2 во Франции, созданный Batiprint3D, Нантским университетом и другими партнерами, был напечатан всего за 54 часа.

Mighty Buildings — еще одна компания, которая может напечатать единицу всего за 24 часа (подробнее о них позже). Печатая на своем производственном предприятии, а не на месте, и используя специально разработанный светлый каменный материал, который быстро отверждается под воздействием ультрафиолетового света, они могут строить намного быстрее, чем традиционное строительство.


Скоростная печать не только помогает снизить затраты на строительство, но также дает странам возможность строить быстрее, когда это необходимо, например, чтобы не отставать от спроса на доступное жилье или в районах, подверженных стихийным бедствиям, где есть временные убежища и срочно нужны новые дома.

Архитекторы осваивают 3D-печать архитектуры

Как мы уже узнали из партнерства MCA с WASP в Италии, некоторые архитектурные бюро уже сотрудничают со специалистами по технологиям печати, чтобы действительно расширить границы дизайна и строительства.

Одна из отмеченных наградами американских фирм Lake|Flato. Недавно они объединились с ICON, чтобы изучить, как максимально использовать экологические, архитектурные и строительные преимущества, которые предлагает 3D-печать. Результатом стал «House Zero», энергоэффективный, практичный и надежный дом с 3 спальнями площадью 2000 кв. футов в Остине, штат Техас. House Zero построен с использованием технологии печати Vulcan нового поколения от ICON, которая позволяет печатать гораздо больше (до 3000 кв. футов) и быстрее, чем их предыдущие модели.

House Zero позволил Lake|Flato развить наш дух дизайна, ориентированного на человека и природу, с совершенно новой структурой. Нашей команде было очень интересно спроектировать этот дом будущего и изучить новые способы создания высокоэффективного убежища, которое прославляет мастерство, стремится к повышению эффективности и устраняет этапы в процессе строительства. Этот гостеприимный и практичный дизайн дома расширяет возможности технологии 3D-печати и не похож ни на один другой дом, который мы проектировали на сегодняшний день.

Эшли Хирен, юрист, Lake|Flato

Изображение предоставлено Lake|Flato: визуализация «House Zero» от Lake|Flato и ICON

Использование технологии рендеринга для облегчения дизайна

Также исследуют этот относительно новый тип архитектурной практики калифорнийская компания Ehrlich Yanai Rhee Chaney Architects. EYRC сотрудничает с Mighty Buildings, строительной технологической компанией, также базирующейся в Калифорнии, для проектирования и печати дома на одну семью и ADU (дополнительного жилого дома).

Чтобы помочь им с элементами дизайна этого проекта, EYRC использует технологию рендеринга Enscape в реальном времени. Джессика Чанг из EYRC, младший сотрудник/руководитель практики цифровых технологий, и Джи Вон Нам, руководитель проекта, рассказали нам о проекте и рассказали больше.

«Дом для одной семьи и ADU Mighty House, разработанный EYRC Architects, использует технологию 3D-печати для создания доступного модульного дома с нулевым потреблением энергии в сотрудничестве с Mighty Buildings. Линейка продуктов включает в себя дома различных размеров от 865 до 1440 кв. футов.Это достигается за счет использования системы Mighty Kit; по сути, это набор деталей, который включает в себя напечатанные на 3D-принтере панели, остекленные панели, сборную ванную комнату, полностью оборудованную кухню и всю внутреннюю отделку, которую необходимо доставить и собрать на месте», — пояснил Джи Вон Нам.

Изображение предоставлено EYRC и Mighty House: Дом для одной семьи Mighty House и ADU, спроектированные EYRC Architects

«В начале процесса мы смогли использовать Enscape, чтобы поделиться проектным замыслом с командой Mighty Buildings.Например, когда мы разработали различные 3D-печатные текстуры с полосами на конверте, рендеринг Enscape был критически важен для сравнения эффектов теней этих вариантов. Мы также использовали Enscape для координации элементов MEP, визуализации переходов материалов и определения областей, требующих особого внимания и детализации».

«Уникальным аспектом проекта Mighty House для EYRC является то, что конечная площадка неизвестна. Мы использовали Enscape для создания изображений дома в различных ландшафтных условиях, чтобы потенциальные клиенты могли представить ADU на своем заднем дворе.Настройки горизонта Enscape и библиотека активов помогли нам создать сцены в лесу, пустыне и на побережье», — объяснила Джессика Чанг.

Изображение предоставлено EYRC и Mighty House: Дом для одной семьи Mighty House и ADU, спроектированные EYRC Architects

Джи Вон Нам описывает последний этап проекта: «В настоящее время мы работаем с Mighty Buildings над полноразмерным макетом в их штаб-квартире в Окленде, Калифорния. Размеры соединений, точки крепления и детали гидроизоляции уточняются, чтобы обеспечить простоту транспортировки и установки.Спецификации отделки обновлены, чтобы гарантировать отсутствие проблем с закупками или сроками выполнения заказов».

«С помощью Enscape мы можем легко вносить эти обновления и визуализировать изменения до утверждения обновления с клиентом. Enscape эффективно помогает нам общаться с нашим клиентом в четкой форме. Он также помог нам как рабочий инструмент; мы могут работать, чтобы проверять обновления дизайна и принимать быстрые решения на основе четких визуализаций в реальном времени».

Смотреть это пространство

Когда 30 лет назад на сцену вышла 3D-печать, мысль о том, чтобы однажды пожить в доме, напечатанном на 3D-принтере, была почти невообразимой.Но для некоторых это уже реальность, поскольку жилые дома и коммерческие объекты начинают появляться по всему миру.

Используя эту революционную технологию и сочетая ее с визуализацией в реальном времени, AEC получает возможность по-настоящему раздвинуть границы проектирования, проектирования и строительства и предложить решения некоторых проблем, с которыми в настоящее время сталкиваются отрасль и мир.


Рекомендуемое чтение:

3D-печать в строительстве, архитектуре и искусственной среде

Использование 3D-печати в строительстве и архитектуре — быстро развивающееся направление.Аддитивное производство используется не только на этапах проектирования строительных проектов, но и позволяет воплощать в жизнь замечательные полномасштабные конструкции.

В этой статье освещаются некоторые возможности, которые 3D-печать привносит в искусственную среду. К ним относятся 3D-печатные дома, здания, мосты и инфраструктура.

Проект Housing 05, напечатанный на 3D-принтере CLS Architetti

Проект 3D Housing 05 от CLS Architetti, итальянской архитектурной фирмы, представляет собой экологичный дом, напечатанный на 3D-принтере.Проект был представлен на Milan Design Week 2018.

Массимилиано Локателли, соучредитель CLS Architetti, сказал, что 3D-печатное здание предназначено для поиска и переосмысления «возможностей, предлагаемых 3D-печатью в области устойчивой архитектуры, в ответ на все более насущную революцию в мире жилья».

Гостиная/столовая в 3D HOUSING 05. Фото через CLS Architetti

Одноэтажный дом площадью 100 квадратных метров был напечатан на 3D-принтере компанией CLS в сотрудничестве с британской дизайнерской и инженерной фирмой Arup. Строительство заняло одну неделю и проходило на площади Пьяцца Чезаре Беккариа в Милане.

Для строительства использовался робот-манипулятор для 3D-печати, поставленный голландской строительной компанией CyBe Construction. Это приводит к более устойчивому производству, чем методы традиционного строительства, поскольку 3D-печать определяет точный объем каждого материала, тратя меньше материалов и снижая производственные затраты.

Еще одной заманчивой перспективой проекта 3D Housing 05 стала элегантность общего дизайна, достигнутая с помощью 3D-печати.

Кухня в 3D HOUSING 05. Фото CLS Architetti

Объединяя современные и органичные формы благодаря использованию принтера, дом предлагает полностью меблированные изысканные комнаты и чудесные акценты, такие как ванна ручной работы и латунные столешницы. Предлагая изысканное видение потенциальных разработок в области дизайна жилья, проект 3D Housing 05 получил награду Миланской недели дизайна за лучшую экологичность.

The B-Hut, казарма, напечатанная на 3D-принтере от армии США

В Шампейне, штат Иллинойс, Исследовательская лаборатория строительной инженерии (CERL) успешно построила свою первую казарму, напечатанную на 3D-принтере.Бетонные бараки площадью 512 квадратных футов, получившие название B-Hut, были построены в рамках проекта CERL «Автоматизированное строительство экспедиционных сооружений» (ACES).

Цементная казарма, напечатанная на 3D-принтере в Исследовательской лаборатории строительной инженерии в Шампейне, штат Иллинойс. Армейское фото Майка Яздыка

Полупостоянное убежище B-Hut было изготовлено с использованием 3D-принтера на раздвижной металлической платформе, в отличие от движущихся роботизированных манипуляторов, которые дают свободу проектирования, но обычно работают медленнее.

По словам д-ра Майкла Кейса, руководителя программы CERL ACES, «в отличие от предыдущих проектов, ACES может использовать заполнитель размером до 3/8 дюйма в используемом бетоне» и «кроме того, в проекте ACES особое внимание уделялось методам армирования печатный бетон, как по горизонтали, так и по вертикали». Этот метод позволяет сократить потребность в рабочей силе на 62 процента.

3D-печать новой B-Hut. Фото ERDC.

ACES также улучшает процесс за счет использования цемента вместо традиционно используемой фанеры.Цемент производится на месте и снижает стоимость доставки строительных материалов на 50 процентов.

Со всеми этими достижениями и дальнейшим потенциалом для таких вещей, как помощь при стихийных бедствиях, CERL заключил соглашение о совместных исследованиях и разработках с североамериканской компанией Caterpillar Inc, которое поможет CERL в коммерциализации.

Cabin of Curiosities использует зеленые материалы для забавного дизайна от Emerging Objects

В рамках 3D-печати MAKE в Сан-Франциско дизайнерская компания Emerging Objects использует экспериментальные материалы в своих проектах, например, в своем новейшем проекте Cabin of Curiosities.Основатели Рональд Раэль и Вирджиния Сан Фрателло, профессора Калифорнийского университета в Беркли и Государственного университета Сан-Хосе, в своих проектах стремятся проектировать и создавать трехмерную печатную среду для современной эпохи, стремясь обеспечить устойчивость.

Кунсткамера диковинок возникающих объектов. Фото через Emerging Objects.

С учетом этих целей Cabin of Curiosities была составлена ​​из 4500 3D-печатных плиток, либо плиток для плантаций, либо плиток, сшитых из семян, которые создают современный и устойчивый продукт.

Керамическая плитка для кашпо представляет собой живую стену из растений, поддерживающую окружающую среду. В то время как каждая сшитая семя плитка уникальна и разнообразна благодаря обработке G-кода. Основатель Раэль считает, что с помощью этой техники проектирования кабина демонстрирует, «что 3D-печать может быть красивой, осмысленной и хорошо продуманной».

Кунсткамера диковинок возникающих объектов. Фото через Emerging Objects.

Приверженность своему обещанию устойчивого развития Emerging Objects использует новые, эклектичные и экологически чистые материалы от «керамики, опилок, переработанной кожуры винограда Шардоне [до] биопластиков на основе кукурузы.

Компания также полностью привержена расширению своего производства для обеспечения устойчивого будущего. Он сотрудничает с 3D Potter, чтобы обеспечить производство на промышленном уровне, и уже имеет возможность печатать тысячи плиток в день.

Круглосуточный дом: Уютный и быстрый дом Apis Cor для холодного климата России

Ранее изготовив первый 3D-печатный дом в США, российская компания Apis Cor успешно построила дом за 24 часа в Ступино, Россия.

В Ступино они не только построили это скоростное творение в самое холодное время года в России, когда температура достигает -35°C (-31°F), но и позаботились о том, чтобы обеспечить отличную изоляцию с учетом окружающей среды своей страны. . Для утепления Apis Cor используется «сыпучий сухой теплоизоляционный материал с одной стороны дома и полиуретановый наполнительный состав с другой».

Внешний вид напечатанного на 3D-принтере, а затем окрашенного дома Apis Cor. Фото через Apis Cor

Несмотря на то, что этот метод нетрадиционный, он означал, что Apis Cor может обеспечить правильную изоляцию для типичного российского дома.Продолжая использовать неортодоксальные методы, конструкция дома была сделана путем размещения в стенах горизонтальной арматуры из стекловолокна, а конструкция плоской крыши была способом защитить дом от сильного снегопада.

Первый в Испании 3D-печатный дом: 12-часовое бунгало от Be More 3D

Бунгало, которое считается первым 3D-печатным домом в Испании, было создано в Техническом университете Валенсии (UVP) дочерней компанией Be More 3D. Этот проект, созданный всего за 12 часов, познакомил Be More 3D с индустрией 3D-печати.

Член команды празднует завершение 3D-печатного бунгало. Фото через Be More 3D

Компания Be More 3D, основанная в 2014 году Висенте Рамиресом, Х. Гильермо Муньосом, Х. Луисом Пучадесом и Хоакином Мартином, использует метод экструзии материала, в котором армированный цемент используется в качестве основного сырья.

Цемент, экструдированный в этом процессе, производится с помощью запатентованной установки 3D-принтера компании. Эта система эффективна, поскольку «снижает затраты на производство домов до 35 процентов», по словам генерального директора Рамиреса, который также считает, что производство можно сократить до 8 часов.

Первый 3D-печатный мост от IAAC в Мадриде

Установленный в парке к югу от Мадрида, первый напечатанный на 3D-принтере мост в Испании и, возможно, в мире, был создан в результате сотрудничества Института передовой архитектуры Каталонии (IAAC) в Барселоне, Испания, и компании ACCIONA, занимающейся Устойчивая инфраструктура Испании.

Пешеход переходит мост, напечатанный на 3D-принтере IAAC в Алкобендасе. Фото: Энрик Родон для IAAC

Полностью функциональный мост изгибается над водой без центральной опорной колонны.Использование в мосту микроармированного бетона увеличивает его механическую прочность, поскольку он способен обеспечить необходимую поддержку без дополнительных внутренних опор.

На дизайн моста повлияло барселонское происхождение IAAC, в частности печально известный плавный и органичный стиль архитектора Антонио Гауди. Влияние этих классических конструкций привело к тому, что мост имел органическую характеристику, иллюстрирующую мастерство 3D-печати для механического изготовления, но выражающее человеческую изобретательность.

SHoP and Branch Technology, павильон Майами

В 2017 году в Design Miami была представлена ​​попытка создать самый большой в мире 3D-печатный павильон «Flotsam and Jetsam». Flotsam и Jetsam были напечатаны на 3D-принтере и установлены строительной компанией Branch Technology из Теннесси, занимающейся 3D-печатью, и спроектированы нью-йоркской архитектурной фирмой SHoP Architects. Компания SHoP выбрала Branch Technology для обеспечения производства своей технологии Branch’s Cellular Fabrication (C-Fab), которая использует роботизированные руки для 3D-печати сетчатых структур.

Дизайн

SHoP должен был имитировать природу, полагая, что архитектура статична, а 3D-печать — это шанс превратить ее в динамическое поле. Создав законченный павильон, архитекторы SHoP были награждены премией Panerai Design Miami Visionary Award за «характерное использование технологий производства и доставки нового поколения, пристальное внимание к деталям и творческие программные концепции».

Другой ракурс дизайна Flotsam и Jetsam. Фото через Branch Technology.

Дизайн SHoP должен был имитировать природу, полагая, что архитектура статична, а 3D-печать — это шанс превратить ее в динамическое поле.За свою работу архитекторы SHoP были награждены премией Panerai Design Miami Visionary Award за «знаковое использование технологий производства и доставки нового поколения, пристальное внимание к деталям и творческие программные концепции».

14-часовое здание лаборатории Mediated Matter MIT

Лаборатория опосредованной материи в Массачусетском технологическом институте (MIT) продемонстрировала свою способность печатать крупномасштабные структуры на 3D-принтере. Для этого манипулятор, установленный на транспортном средстве, управляет соплом.Затем сопло распределяет расширяющуюся пену, которая образует слои, которые затем заполняются бетоном. Компания Mediated Matter использовала этот метод для 3D-печати полуэллипсоидальной купольной секции в архитектурном масштабе менее чем за 13,5 часов.

Полуэллипсоидальная купольная секция в архитектурном масштабе, напечатанная на 3D-принтере. Фото через Science Robotics.

3D-принтер Digital Construction Platform напечатал «самое большое в мире сотворенное роботами здание» с размерами 14,6 м в диаметре и 3,7 м в высоту. Лазер на конце манипулятора робота, который измеряет положение манипулятора, — вот что позволило DCP быть таким точным.Эта разработка позволяет быстро и эффективно создавать уникальные проекты зданий по той же цене, что и «обычные» здания.

3D-печать, сочетающая в себе креативность и устойчивость, меняет как методы, так и средства архитектурного проектирования для создания этих передовых подвигов.

Хотите узнать больше об архитектуре или последние новости о 3D-печати? Подпишитесь на наш информационный бюллетень , следите за нашим Twitter и ставьте лайк на Facebook

Хотите работать с нами? Подпишитесь на 3D Printing Jobs на , опубликуйте и , чтобы найти новые возможности рядом с вами.

На изображении показана Хижина диковинок возникающих объектов. Фото через Emerging Objects

3D-печать создает будущее процесса архитектурного проектирования

среда, 3 ноября 2021 г.

Модели зданий всегда были неотъемлемой частью архитектурного проектирования. 3D-модели позволяют как архитектору, так и заказчику увидеть и почувствовать, как будет выглядеть здание, что в конечном итоге делает проект более осязаемым.Несмотря на их постоянное присутствие в области архитектуры, способы создания моделей сегодня сильно отличаются от того, как они создавались раньше. Архитекторы в основном променяли дерево, бумагу и ножи на совершенную машину для построения моделей — 3D-принтер. Наши архитекторы и дизайнеры используют 3D-принтер множеством способов при работе над различными проектами и нашли творческое применение, выходящее за рамки традиционного архитектурного дизайна.

Существует множество способов, с помощью которых 3D-печать помогла сделать процесс построения модели более эффективным и точным.Возможно, самым большим преимуществом 3D-печати является экономия времени не только потому, что 3D-принтер может создать полную модель за часы, а не дни или недели, но и потому, что архитекторы могут использовать время, которое они потратили бы на создание модели, на другие аспекты. проект. Принтер также избавляет от трудоемкого процесса превращения концепции из бумаги в реальный объект, поскольку этот метод проб и ошибок может задержать даже более опытных строителей моделей. В более широком масштабе 3D-печать повышает производительность и оптимизирует процесс проектирования, экономя тысячи часов и долларов за счет потерянного времени на обслуживание клиентов и удовлетворение их потребностей.

3D-печать меняет правила игры, когда речь идет о качестве и точности. Используя компьютерные модели, созданные в Revit или другом программном обеспечении для информационного моделирования зданий, модели теперь могут почти точно отображать свою окончательную форму. 3D-печать позволяет архитекторам достичь такого уровня детализации таких элементов, как молдинги, текстуры и мебель, чего в противном случае можно было бы достичь только за часы кропотливой и утомительной ручной работы. Пластик, используемый для 3D-печати, также бывает любого вообразимого цвета, что еще больше увеличивает возможности архитектора сделать модель максимально похожей на конечный продукт.Цвета также можно использовать для обозначения существующих зданий, будущих дополнений и нового строительства на всей модели кампуса, тем самым расширяя возможности использования 3D-модели для разработки стратегии роста и развития кампуса. Когда наши клиенты имеют возможность увидеть масштабную модель, почти такую ​​же точную, как может выглядеть их завершенный проект, им легче определить области для улучшения дизайна. Наши дизайнеры могут внедрять изменения раньше, чем когда-либо прежде, повышая прозрачность и коммуникацию между командой проекта и заинтересованными сторонами.Мы гордимся тем, что можем предоставить клиентам возможность в большей степени брать на себя ответственность за свой дизайн.

В дополнение к нашей повседневной проектной работе, Hastings+Chivetta имела возможность довольно активно использовать наш 3D-принтер во время пандемии COVID-19 для целей, не связанных с архитектурой. Поскольку основные работники, такие как врачи и медсестры, усердно работали по всей стране, чтобы наша система здравоохранения работала эффективно в условиях растущего числа случаев заболевания, мы узнали, что задняя часть их ушей начала натирать и кровоточить из-за ношения маски в течение нескольких часов каждый день.Проявив некоторую изобретательность и дизайнерскую изобретательность, наш 3D-принтер смог помочь работникам основных служб, распечатав на 3D-принтере вкладыши для ушей, которые можно было использовать с масками. Один из наших младших дизайнеров принес наш 3D-принтер домой и эксплуатировал его в течение дня, печатая сотни вкладышей для ушей, которые были переданы в дар основным работникам в районе Сент-Луиса через семейные связи членов нашей команды. По нашим оценкам, нам удалось напечатать и раздать около 500 ушных вкладышей, многие из которых также были переданы местным медицинским работникам. Узнайте больше о наших усилиях по 3D-печати в интересах работников основных служб во время пандемии здесь.   Наша практика постоянно ищет инновационные способы использования нашего опыта и инструментов в области дизайна.

Для наших архитекторов и дизайнеров 3D-печать — это невероятный, осязаемый инструмент, который позволяет нам делиться своим опытом с клиентами и помогать им визуализировать будущее своего проекта. Мы вдохновлены инструментами дизайна, которые улучшают нашу практику и улучшают отношения с клиентами.

Чтобы узнать больше о том, как мы интегрируем передовые инструменты в наш процесс проектирования, свяжитесь с Эриком Kocher по телефону [email protected] или (314) 529-4004 .

Есть ли у 3D-печатной архитектуры реальный потенциал? мы беседуем с архитектором о его опыте проектирования и строительства 3D-печатного дома | Особенности

3D-печатный дом для Habitat for Humanity, Центральная Аризона. Изображение предоставлено Candelaria Design Associates

3D-печать старше, чем вы думаете.Этот термин был впервые использован в патенте 1984 года, а идея создания 3D-объектов из 2D-чертежей восходит к научно-фантастическим видениям еще в 1945 году. Перенесемся в сегодняшний день, и 3D-печать стала жизнеспособным методом производства всего, от медицинских стенты для легковых автомобилей. Для тех, кто занимается проектированием и строительством зданий, появление 3D-печати ставит несколько вопросов: каково это проектировать и строить 3D-печатную структуру? Как архитектор подходит к процессу? Какое будущее ждет 3D-печатную архитектуру?

В этой статье мы ищем ответы на эти вопросы, разговаривая с архитектором, который приобрел реальный опыт создания 3D-печатных домов, а также одним из ведущих мировых новаторов в 3D-печатном строительстве.

В архитектуре и строительстве, секторах, которые часто жалуются на плохие показатели доступности, инноваций и устойчивости, за последнее десятилетие 3D-печать превратилась из нишевой заботы в отраслевую навязчивую идею. Собственное освещение Archinect этой темы демонстрирует, насколько далеко продвинулась технология. В одной из наших первых статей о 3D-печатной архитектуре в 2012 году мы привели цитату Нери Оксман, которая сказала: «Когда люди смотрят на возможность 3D-печати с помощью робота-манипулятора, им очень, очень любопытно узнать о возможности, в дальнейшем печать полноразмерных домов.

Связано с Archinect: первый в мире 3D-печатный дом из необработанной земли будет продемонстрирован на COP26

Девять лет спустя предположение Оксмана разыгралось с поразительной скоростью. Только в 2021 году мы видели строительство 3D-печатных домов из необработанной земли, 3D-печатных плавучих домов, 3D-печатных школ, 3D-печатных пешеходных мостов и даже 3D-печатных списков Airbnb. Ближайшее будущее еще более амбициозно: от застройки в Калифорнии, стремящейся стать первым в мире 3D-печатным районом с нулевым уровнем сети, до планов Bjarke Ingels Group построить 3D-печатный район в Техасе со 100 домами и проектов BIG для 3D-печатного моделирования. место обитания жизни на Марсе.

Будущее 3D-печатной архитектуры будет определяться не нашей физической способностью производить такие конструкции, а их коммерческой жизнеспособностью в реальных рыночных условиях.

Способность людей создавать 3D-печатные здания и инфраструктуру очевидна. Однако будущее 3D-печатной архитектуры будет определяться не нашей физической способностью производить такие конструкции, а их коммерческой жизнеспособностью в реальных рыночных условиях. Выставки, технологические институты и научно-исследовательские центры предлагают богатую почву для спекуляций, но этот результат не приводит автоматически к реальному внедрению.Учитывая ее роль в Медиа-лаборатории Массачусетского технологического института, Оксман также знала об этом, отметив в своей оценке 2012 года: «Я думаю, что конкретно в Media Matter Group мы не сосредотачиваемся только на эффективных переводах. Для этого я бы открыл практику в коммерческом мире, но это не функция этой лаборатории».

Связано с Archinect: Первый в мире стальной пешеходный мост, напечатанный на 3D-принтере, установлен в Амстердаме

Многие архитекторы задаются вопросом: сделает ли рыночный потенциал 3D-печати неизбежным основным продуктом строительства, требующим от архитекторов таких же сложных знаний, как и каменная кладка? сегодня делают бетонные или деревянные строительные системы? Или 3D-печать в целом останется в своем нынешнем состоянии: исключение из правила коммерческого строительства и строительства недвижимости, используемое в специальной нише в отрасли? В поисках ответа стоит отвлечь внимание средств массовой информации от завораживающих проектов, перечисленных выше, и вместо этого поговорить с теми, у кого есть опыт создания 3D-печатных зданий для реального, ориентированного на рынок использования.

Чтобы сделать это, мы должны покинуть лаборатории Кембриджа, штат Массачусетс, и сфокусироваться на городе Темпе, штат Аризона. Здесь Habitat for Humanity Central Arizona использовала 3D-печать для строительства жилого проекта, стремясь понять потенциал 3D-печати для создания доступного жилья по всей стране. Проект Tempe — это первый 3D-печатный дом Habitat в Соединенных Штатах, а также первый дом для Candelaria Design Associates, архитектурной фирмы на заказ, базирующейся в Скоттсдейле, штат Аризона, во главе с главным архитектором и основателем Марком Канделарией.«Как фирма, специализирующаяся на индивидуальной архитектуре, мы не имели опыта производства жилья», — говорит Дэймон Уэйк, руководитель проекта дома Habitat в Candelaria. Говоря с нами о проекте, Уэйк описывает как трудности, так и практические аспекты создания 3D-печатного дома, который имеет мало прецедентов, но обладает огромной решимостью со стороны Habitat, Candelaria, производителя 3D-принтеров PERI, местного подрядчика Fortis и команды инженеры-строители.

Прогресс на месте.Изображение предоставлено Habitat for Humanity

Процесс начался в конце 2019 года, когда клиент, архитектор и команда доставки решили использовать 3D-печать для создания современного дома и плана будущих операций Habitat в области доступного жилья. Решение построить дом в Темпе само по себе было следствием неортодоксального метода строительства проекта. «Мы изучили муниципалитеты в районе метро Феникса, которые были бы готовы сотрудничать с нами в этом проекте», — объясняет Уэйк.«Мы работали в серой зоне строительных норм ICC. Хотя ICC не содержит конкретных рекомендаций по 3D-печати, он допускает «другие» типы строительства при условии одобрения города, поэтому необходимо найти городских властей, желающих попробовать что-то новое. Некоторые города не были кооперативными, но Темпе был. На самом деле, они были настолько увлечены проектом, что присоединились ко многим нашим еженедельным звонкам по дизайну, что позволило нам делать наброски идей в режиме реального времени и получать их отзывы на ранних этапах процесса».

Прогресс на месте, тестирование компонентов, напечатанных на 3D-принтере.Изображение предоставлено Candelaria Design Associates

Команда выбрала участок городской застройки в Темпе, на котором было предварительно одобрено строительство дома на одну семью с использованием традиционного метода строительства. Одной из первых задач для команды Уэйка было адаптировать дизайн для печати с помощью 3D-печати без ущерба для общей компоновки. «План компоновки в основном остался прежним, — говорит Уэйк. «Но кроме этого, схемы реализации проекта должны были полностью измениться».

Схема расположения в основном осталась прежней.Но помимо этого должны были полностью измениться схемы реализации проекта.

На этапе проектирования это «полное изменение» было продемонстрировано масштабами сотрудничества между архитектором, инженером, подрядчиком и производителем полиграфии. В том же духе, что и в раннем сотрудничестве с городскими властями, архитекторы должны были взаимодействовать с командой инженеров и доставки гораздо раньше, чем можно было бы ожидать в традиционном проекте. «Обычно мы привлекаем инженеров преимущественно на стадии детального или строительного проектирования, когда схема уже прошла через процесс гибкого проектирования во время разработки концепции и схемы», — объясняет Уэйк.«Этот проект был другим. Команда инженеров, PERI и Fortis заранее предоставили подробные отзывы о логистике того, как принтер будет работать, в том числе о том, как принтер будет настроен и как он будет работать на детальном уровне».

Ход работ на строительной площадке: выше показаны деревянные каркасы внутренних стен. Изображение предоставлено Candelaria Design Associates

В отличие от традиционных строительных систем, которые поддерживаются десятилетиями или веками прецедентов, использование командой 3D-печати требовало обучения и экспериментов в реальном времени, чтобы проложить путь вперед.В то время как продолжающееся строительство 3D-печатного дома PERI в Германии предоставило определенную степень применимых знаний, этап проектирования также включал транспортировку 3D-принтера в соседний Феникс, штат Аризона, где компоненты могли быть напечатаны в тестовом режиме для информирования процесса проектирования.

По мере того, как схема перемещалась с чертежной доски на строительную площадку, процесс 3D-печати продолжал сталкивать команду Уэйка с новыми проблемами.

После того, как проект был завершен, возникла новая проблема, заключающаяся в том, как преобразовать сертифицированный проект в построенную схему.«В обычных обстоятельствах архитектор завершает проектирование, создает набор чертежей в формате PDF и распечатывает чертежи на бумаге, — объясняет Уэйк. «Эти распечатанные чертежи, а иногда и вспомогательная модель BIM, становятся контрактным документом, на основе которого подрядчик строит. Однако для этого проекта, в дополнение к нашим разрешенным чертежам, нам нужно было преобразовать дизайн в файл, который мог быть прочитан на 3D-принтере». В сотрудничестве с PERI команда Уэйка использовала Fusion360 для преобразования своего файла BIM в чистую версию для загрузки в 3D-принтер.Например, поскольку принтер не мог интерпретировать острые 90-градусные углы, команда преобразовала каждый прямой угол в радиальную дугу. Кроме того, в то время как традиционные строительные чертежи часто включают толщину стеновых наростов, в файле печати требуется только одна осевая линия вдоль траектории стены, чтобы направить головку принтера. Каждый раз, когда в стене имелся проем, например дверь или окно, осевая линия останавливалась и продолжалась с другой стороны проема.

«Мы потратили много времени на создание файла Fusion360 без информации BIM, — вспоминает Уэйк.«Файл стал серией сшитых вместе самолетов. Затем PERI взяла этот файл и нарезала его горизонтальными слоями, как слоями лазаньи. Затем эта серия слоев может создать файл для печати».

Наращивание внешней стены с двумя напечатанными на 3D-принтере стенами, разделенными изолированной полостью. Изображение предоставлено Habitat for Humanity

По мере того, как схема перемещалась с чертежной доски на строительную площадку, процесс 3D-печати продолжал сталкивать команду Уэйка с новыми проблемами.Одним из главных препятствий было «время печати слоя» схемы, по сути, время, необходимое принтеру для завершения одного слоя длины стены, прежде чем начать следующий слой сверху. Важно отметить, что следующий слой должен начать печататься, пока нижний слой еще влажный, чтобы слои могли сцепиться. Если время печати слоя слишком велико, и слой печати затвердел или высох до того, как будет добавлен следующий слой, отсутствие сцепления между слоями приведет к расслаиванию, растрескиванию и чрезмерному перемещению, как при возведении кирпичной кладки без раствора. .

Оценка времени печати требует значительных усилий, и это то, с чем придется столкнуться почти всем проектам 3D-печати в будущем.

«Наш первоначальный проект предусматривал печать единой схемы внутренних и внешних стен одновременно, — объясняет Уэйк. «Однако это привело к слишком долгому времени печати слоя. Поэтому нам пришлось разбивать стены на несколько отпечатков, создавая зазор между частями». Решение о том, как разделить проект на печатные сегменты, само по себе было критическим.Хотя может показаться естественным взять общую длину стены в проекте и разделить ее на равные промежутки, команде пришлось учитывать различные скорости, с которыми принтер мог печатать по прямым линиям, а не по углам.

«Концепция похожа на концепцию гоночного автомобиля, — продолжает Уэйк. «Автомобиль не едет по трассе с постоянной скоростью; он ускоряется по прямой, но тратит непропорционально много времени на повороты на более медленных скоростях. Чем больше поворотов и углов, тем больше время печати.Этот процесс становится еще более сложным, если учесть, сколько материала для 3D-печати выбрасывается по отношению к скорости, с которой движется принтер. «Оценка времени печати требует значительных усилий, и это то, с чем придется столкнуться почти всем проектам 3D-печати в будущем», — советует Уэйк. «Время печати слоя будет даже меняться в зависимости от климата и времени суток. В нашем проекте, действие которого происходило жарким летом в Аризоне, мы должны были убедиться, что бетон не высыхает быстрее, чем, например, в более холодном климате.”

Прогресс на месте: бетон, напечатанный на 3D-принтере, выгружается слоями. Изображение предоставлено Candelaria Design Associates

Хотя все стены в рамках проекта Habitat были напечатаны на 3D-принтере, опыт Уэйка заставил его поверить, что это не обязательно самый эффективный подход. На внешней оболочке были напечатаны две бетонные стены, напечатанные на 3D-принтере, расположенные рядом друг с другом, разделенные слоем полости с изоляцией для соответствия энергетическим нормам. Подобно традиционной конструкции, полость позволяла устанавливать такие коммуникации, как электропроводка и сантехника, с помощью каменного ножа, используемого на внутреннем листе, для ручного создания желаемых сервисных отверстий и даже для добавления контрольных швов, чтобы компенсировать расширение и сжатие в стене.Однако для внутренних перегородок решение о 3D-печати стен не оставило полости для установки коммуникаций, в отличие от полостей, обнаруженных в стенах из стальных и деревянных стоек. В результате команде пришлось тщательно продумать и принять решение о размещении приспособлений, таких как электрические розетки, еще до начала строительства.

Очень мало что можно сказать о «руководстве по 3D-печати для строительства». Это требовало многого для выяснения.

«В будущем мы не будем печатать внутренние стены на 3D-принтере», — заключает Уэйк.«В традиционном проекте у вас есть десятилетия отраслевых знаний и тысячи компонентов, разработанных в отрасли, специально предназначенных для интеграции с конкретным рабочим процессом. У вас есть миллионы людей с многолетним опытом работы в рамках параметров этого рабочего процесса. С 3D-печатью у нас ничего этого не было. Каждый должен был продумать каждую мелочь, обдумать ее, протестировать и внедрить. Существует очень мало «руководства по 3D-печати для строительства».”

Это «выяснение» отразилось на задачах дизайна, часто считающихся второй натурой в традиционных проектах, таких как установка навесных шкафов. В то время как производителям настенных шкафов требуется гладкая отделка стен для установки их продукции, отделка внутренних стен дома Habitat в виде слоя торта требует дополнительной обработки, чтобы обеспечить такую ​​​​установку. Для Wake этот высокий уровень взаимосвязанности в отрасли образует значительный барьер, который должна преодолеть 3D-печать.«Вывод, к которому мы пришли, заключается в том, что если вы не строите полость или изоляцию в стене, строить стены из дерева по-прежнему намного дешевле, быстрее и проще», — говорит Уэйк. «Время, которое вы теоретически можете сэкономить на печати внутренних стен, должно быть сбалансировано с легкостью добавления отделки и мебели в эту систему. В чем-то это похоже на традиционное строительство: метод создания внутренних стен не обязательно должен совпадать с методом возведения внешних стен.”

3D-печатный дом для Habitat for Humanity в Центральной Аризоне. Изображение предоставлено Candelaria Design Associates

Среди многих новых проблем, с которыми Уэйк столкнулся во время проекта Habitat, пожалуй, самое неожиданное препятствие было обнаружено не в файлах печати или времени отверждения, а в строительных нормах. «Строительные нормы и правила в настоящее время не признают стены, напечатанные на 3D-принтере, основной структурной системой», — объясняет Уэйк. «Поэтому нам нужно было добавить еще одну систему в дополнение к стенам, напечатанным на 3D-принтере, которая состояла из клееных балок, идущих горизонтально над стенами, соединяющихся через стальные пластины с серией железобетонных колонн, скрытых внутри стен, напечатанных на 3D-принтере, которые спускаются к основание.”

Архитекторы в США могут использовать 3D-печатные системы только в качестве корпусов, а не в качестве основной конструкции.

«Это не та система, которую мы будем повторять», — продолжает Уэйк. «Однако, поскольку строительные нормы и правила не позволяют использовать неармированные бетонные стены для конструкционных целей, у нас не было другого выбора, кроме как построить вторичную структурную систему. Вы не можете армировать 3D-печатный бетон. Если бы вы установили стальной арматурный стержень, головка принтера просто ударилась бы об него. И добавление стальной арматуры после печати невозможно, учитывая, как быстро материал затвердевает.В результате архитекторы в США могут использовать 3D-печатные системы только в качестве корпусов, а не в качестве основной конструкции, аномалия, которая, по словам Уэйка, даже удивляет профессионалов отрасли. Однако есть признаки того, что это может быть недолговечной проблемой. Уэйк отмечает, что ICC сотрудничает с командой дизайнеров дома Habitat, чтобы лучше понять особенности 3D-печатного строительства, сигнализируя о возможном будущем обновлении стандартов строительных норм и правил для облегчения проектов 3D-печати.

Изображение конструкции, показывающее горизонтальные деревянные балки над напечатанной на 3D-принтере стеной.Изображение предоставлено Candelaria Design Associates

Будучи одними из первых, кто внедрил 3D-печать для реального строительства, команда Уэйка оказалась в неустанном процессе решения мгновенных проблем с небольшим прецедентом. Однако, несмотря на сложности и соображения, перечисленные выше, Уэйк видит многообещающее будущее для технологии в строительной отрасли при определенных обстоятельствах.

Это был трудный опыт, но положительный.

«Это был трудный опыт, но положительный», — размышляет Уэйк.«В дальнейшем я вижу как минимум два полезных применения технологии, которым не мешают ее недостатки. Это может оказаться полезным в промышленной и сельскохозяйственной архитектуре, которые не требуют высокого уровня интеграции или взаимозависимости с другими подотраслями, а вместо этого сосредоточены на доставке оболочек, таких как амбары и склады. Кроме того, 3D-печать продемонстрировала способность создавать криволинейные элементы с гораздо меньшими затратами, чем бетон или каменная кладка. Для проектов с гиперболическими элементами, такими как павильоны или декоративные стены в домах, 3D-печать имеет явный потенциал.”

Связано с Archinect: 3D-печатная среда обитания BIG, имитирующая Марс, обретает форму

В то время как Уэйк не приписывает ближайшее будущее, которое видит ряд за рядом 3D-печатных массовых домов, новаторы 3D-печати ICON придерживаются более оптимистичных взглядов. Портфолио компании, признанной лидером отрасли в области 3D-печатного строительства, включает в себя завершенные многоквартирные дома с 3D-печатью с Logan Architecture и футуристическое сотрудничество с Bjarke Ingels Group, начиная от мест обитания НАСА на Марсе и заканчивая жилыми кварталами из 100 домов в Остине, штат Техас.

По мнению генерального директора ICON Джейсона Балларда, 3D-печать станет центральной опорой для строительства доступного жилья в будущем. «За последние 25 лет строительная отрасль потеряла продуктивность. Также существует острая нехватка квалифицированной рабочей силы, которая будет только усугубляться», — сказал Баллард в интервью Archinect. «В целом процесс жилищного строительства является неэффективным и расточительным. Глобальный жилищный кризис — это масштабная проблема, и поэтому решение должно быть масштабным. Дома любой площади и типа.Мы считаем, что 3D-печать — это инструмент строителя будущего. 3D-печать — гораздо лучший способ доставки жилья. Он быстрее, дешевле, предлагает больше свободы дизайна, предлагает более высокую скорость, масштабируемость, устойчивость и отказоустойчивость».

Мы считаем, что 3D-печать — это инструмент строителя будущего.

Для достижения своей цели создания устойчивых, устойчивых домов ICON использует цементный материал под названием Lavacrete, который обеспечивает большую долговечность и тепловую эффективность, чем обычные строительные материалы.«Система 3D-печати стен в наших домах обеспечивает тепловую массу, которая замедляет передачу тепла в дом», — говорит Мелоди Яшар, директор ICON по проектированию и эксплуатации зданий. «Сочетание тепловой массы, повышенной изоляции и воздухонепроницаемой стены повышает энергоэффективность наших домов и снижает затраты в течение жизненного цикла. Этот материал также обеспечивает более безопасные и устойчивые дома, которые спроектированы так, чтобы противостоять пожару, наводнению, ветру и другим стихийным бедствиям по сравнению, например, с каркасной конструкцией.”

Связано с Archinect: Новые 3D-печатные дома ICON в Остине — «более безопасные и устойчивые дома»

Заглядывая в будущее, компания стремится сделать 3D-печать популярным строительным решением во все более автоматизированной отрасли. «Расширение цифровизации и автоматизации, безусловно, является целью на будущее», — говорит Яшар. «В настоящее время мы печатаем на 3D-принтере стеновую систему домов ICON, но в будущем мы будем стремиться выйти за рамки этого, чтобы автоматизировать как можно больше процессов.В долгосрочной перспективе наше видение заключается в глобальном масштабировании этой технологии. В настоящее время реализуются многочисленные проекты по предоставлению социального жилья, жилья для оказания помощи при стихийных бедствиях и жилья по рыночным ценам в дополнение к разработке строительных систем для создания инфраструктуры и среды обитания на Луне и, в конечном итоге, на Марсе с НАСА».

Между тем, хотя Уэйк видит будущее 3D-печати в строительной отрасли, его опыт позволяет ему рассматривать эту технологию в том же свете, что и другие инновации, которые в настоящее время захватывают общественное воображение.«Десятилетия назад мы предполагали, что к 2020 году на дорогах будут доминировать автономные автомобили, — объясняет Уэйк. «Хотя технология уже существует, даже в определенных условиях реального мира, мы постоянно обнаруживаем прагматические сложности реального применения. Это требует времени, энергии, инвестиций и людей. Я не верю, что завтра мы увидим ряды полностью напечатанных на 3D-принтере пригородных улиц, как не ожидаю увидеть ряды исключительно автономных автомобилей.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *