3D-технологии в строительстве и проектировании

Содержание

Применение 3D печати в строительстве

3D-технологии в строительстве и проектировании

Оборудование для 3D печати изменило представление о прототипировании и серийном производстве. Аддитивные технологии нашли своё применение в автомобилестроении, авиационной промышленности, изготовлении бытовой техники, одежды и даже выращивании искусственных органов. Сфера строительства не стала исключением – 3D принтеры успешно применяются в процессе возведения малоэтажных зданий.

Индустрия развивалась скачкообразно. Ни фотополимеризация, ни лазерное спекание, ни электронно-лучевая плавка не смогли доказать свою эффективность в области строительства.

Но в 2014 году случился прорыв – частные компании, базирующиеся в США и Китае, почти одновременно начали работу над созданием оборудования, объединяющего в себе преимущества экструзии и метода многоструйного моделирования – так появились 3D принтеры для печати бетоном.

Первые образцы использовались для создания малогабаритных архитектурных форм. Современная техника строит жилые дома. Говорить о печати перекрытий в воздухе пока не приходится, а этажность зданий зависит от габаритов машины, – тем не менее, построить жилой дом с межкомнатными перегородками, дверными и оконными проемами, разводкой под прокладку инженерных коммуникаций можно за 24 часа!

Конструкция 3D принтера для строительных работ

Производители не придерживаются единой концепции в процессе сборки устройства для печати строительных элементов: оно может быть мобильным или стационарным, напоминать кран на гусеничном ходу, систему балок и шарниров, брандспойт с сервоприводами. Действительно важно лишь то, на какую высоту, и по какой траектории устройство способно укладывать строительный материал.

Передовые модели комплектуются дополнительной стрелой для обеспечения ускоренной подачи материала и электроподъемниками, чтобы печатать на готовом фундаменте.

Толщина нанесения печатной смеси, конфигурация здания, создание многокамерных стен, автоматическое смешивание ингредиентов и подача в экструдер – все детали печати вносятся с помощью специального ПО, а подготовка занимает не дольше 30 минут.

Материалы для 3D строительства

Для возведения прочных, износоустойчивых несущих конструкций используются бетонные смеси с добавками. Наиболее востребованы на рынке следующие «чернила»:

  • чистый бетон;
  • пескобетон;
  • водостойкий гипс – для облицовочных работ;
  • смесь со стеклянным волокном – для печати объемных элементов;
  • с геополимерами из промышленных отходов – для хрупких конструкций;
  • смесь с фиброволоконом – для создания частей продолговатой формы;
  • противоморозная смесь – для работы при отрицательных температурах;
  • с пластификатором – для воссоздания ровной поверхности;
  • с добавлением диатомитовых шариков – для шероховатости;
  • модифицированный гипс – для декоративной печати.

Технология строительства с применением трехмерной печати

Бетон наносится слоями. Чтобы прочность конструкции соответствовала проектным задачам, используется вертикальное и горизонтальное армирование.

Горизонтальный армопояс устанавливается между слоями, вертикальный – после затвердевания состава. Арматура фиксируется и заливается бетоном.

Существуют принтеры, которые вначале распыляют полеуретан, формируя «камеру», а затем заливают бетон внутрь.

Большинство моделей предназначено для эксплуатации в закрытом помещении. У цехового оборудования есть весомый недостаток – напечатанные элементы надо транспортировать на стройплощадку.

Мобильные устройства могут использоваться прямо на строительном участке для печати по фундаменту. Чтобы сохранить характеристики состава сооружается защитный колпак над объектом, в смесь добавляются присадки.

Расходы материалов снижаются на 30-70% в сравнении с классической технологией.

Примеры современных 3D «билдеров»

Пионер отрасли – китайская компания WinSun Decoration Design Engineering. Её детище – стационарное устройство длинной 150 метров. Принтер WinSun работает с объектами высотой до шести метров. Для приготовления строительной смеси используются сталь, стекло, бетон, строительный мусор и цемент.

В сравнении с традиционными методами строительства, китайское устройство возводит аналогичное по габаритам и планировке здание на 50% быстрее. Основные статьи экономии: трудозатраты (до 80%) и расход материалов (до 60%). Примеры работы:

В США ведущие позиции занимает Apis Corp. – использует аппарат для аддитивной печати. В отличие от предшественника, выглядит как компактный кран, который выстраивает здание вокруг себя.

Печатает смесью на основе бетона. После завершения работ устройство разбирается либо извлекается с помощью грузоподъемного оборудования.

Производитель утверждает, что его разработка экономит до 70%. Испытания показали, что себестоимость создания квадратного метра – 220$. 3D принтер Apis Corp. в работе:

Как используются машины для печати бетоном

В ОАЭ строится город, предназначенный для тренировки космонавтов в условиях, приближенных к реальности. Перед тем, как будущие колонизаторы отправятся осваивать Марс, им предстоит построить колонию на Земле. Проект называется Mars Science City. Стены хозяйственных построек возведут из песка с помощью 3D принтера.

Тем временем, NASA совместно с армией США и компанией Caterpillar работают над технологией быстрого возведения экспедиционных конструкций из подготовленной смеси и случайных подручных материалов для строительства казарм, баррикад, барьеров, мостов, заградительных препятствий, барьеров.

В Амстердаме (Нидерланды) установили первый в мире железобетонный мост, сделанный с помощью объемной печати. Мост длиной 8 метров состоит из 800 слоев армированного бетона, способен выдержать вес 40 большегрузов.

Аналогичный проект воплотили в жизнь в Испании. Мост сделан из железобетона. Длина конструкции – 12 метров. Инженеры работали над проектом 15 лет.

В Голландии также напечатали оригинальные зоны отдыха для обустройства общественного пространства. Проект получил название Urban Cabin. «Кабины» сделаны из биопластика.

Apis Corp. напечатали жилой дом за 24 часа. Площадь жилья – 38 метров2. Стоимость строительных работ составила чуть больше десяти тысяч долларов.

HuaShang Tengda за 45 дней напечатали особняк, площадью 400 квадратных метров. На производство несущих конструкций было затрачено 20 тонн бетона C30, из которого сделали несъемную опалубку толщиной 250 мм. Сейсмические испытания доказали, что здание способно выдержать землетрясение силой восемь баллов по шкале Рихтера.

WinSun не отстает от конкурентов. Жилой комплекс площадью 1100 квадратных метров:

Источник: https://make-3d.ru/articles/primenenie-3d-pechati-v-stroitelstve/

Чтобы описать на бумаге объемное изображение, инженер должен обладать великолепным пространственным воображением, с легкостью представляя объект сбоку, сверху и внутри. Это чрезвычайно трудоемкий процесс. Даже лучшие инженеры порой совершают ошибки при конструировании сложных изделий.

Всё изменилось в конце 20 века с внедрением современных информационных технологий (систем 3D моделирования, проектирования) в совокупности с возможностью последующей 3D-печати на принтере.

Трехмерное моделирование и визуализация

Компьютерная техника дала возможность автоматизированного проектирования: создание на экране компьютера виртуального мира, в котором изделие уже существует как оно есть.

Технологии трехмерного моделирования применяются сегодня во всех высокотехнологичных производствах. Но в последнее время 3д-печать становится доступна абсолютно всем, позволяя даже мелким организациям приобретать 3д-принтер для собственных нужд и потребностей.

3D-инструменты имеют самое широкое применение в машиностроении и используются на всех стадиях создания и реализации изделия: при дизайне, конструировании, производстве, маркетинге.

Сегодня наблюдается переход к сквозному проектированию, когда деталь создается конструкторами, обрабатывается технологами, передается в производство и выпускается готовый продукт.

Сквозное проектирование подразумевает, что на всех этапах изделие представлено в цифровом виде.

При трехмерном проектировании кроме изображения графически передаются материалы, параметры, точность посадки, сварка или крепление. Все детали имеют физические свойства, что позволяет еще на стадии конструирования создавать и анализировать технические характеристики изделия.

3D-моделирование и визуализация деталей

Если в конструкции допущены ошибки или неточности, то 3D-модель это отразит. Следовательно, любые испытания (статические, динамические, crash-системы) могут быть пройдены виртуально, что экономит компании время и деньги.

На сегодняшний день многие российские предприятия начинают внедрять компоновку изделия в трехмерном моделировании, позволяя позже устранить массу ошибок, которые могут возникнуть у конструкторов.

Последние вагоны метрополитена Москвы и Санкт-Петербурга изначально начинают проектироваться в трехмерном моделировании, позволяя тщательно продумать все детали производства еще на этапе разработки.

3D-проектирование вагонов метро

В отличие от бумажных чертежей, всё что было создано на компьютере легко сохранить и использовать в будущем. Обширная электронная база чертежей позволяет инженерам значительно быстрее создавать новые продукты, используя существующие разработки.

Конструктору уже не нужно повторять проектирование определенной детали, так как она уже имеется в системе. Это многократное ускорение работы сотрудника.

Использование 3D-принтера на производстве

3D-принтер – это промежуточная часть между реальными испытаниями и виртуальными. С помощью 3D-печати можно распечатать точную копию изделия по заданным параметрам. Так мы увидим, насколько деталь соответствует чертежам и способна вписаться в общую конструкцию.

Применение 3D-принтера на производстве

На сегодняшний день, отечественные компании все чаще приобретают 3д-принтеры, чтобы распечатывать наработки, смотреть их, щупать руками, что помогает в короткие сроки данный компонент внедрить.

Естественно, это к тому же помогает снизить затраты и издержки производства. Если раньше требовалась технологическая подготовка производства, изготовление оснастки, где каждая итерация является изменением оснастки и, соответственно, дополнительными затратами, то сегодня можно сразу деталь распечатать на 3д-принтере.

3D-печать образцов изделий

И даже если находится ошибка моделирования, то затраты компании в этом случае – это просто следующая итерация печати. А она на порядок меньше, чем изготовление нового компонента как по времени, так и по деньгам.

Центр виртуальной реальности или 3D-комната

Существует и еще один современный 3д-инструмент под названием 3д-комната. Данный центр виртуальной реальности служит сразу для 2 целей:

  1. Позволяет визуализировать и анализировать качество конструкции;
  2. Заказчик может увидеть будущее изделие во впечатляющем интерактивном формате.

3D-комната или центр виртуальной реальности

3D-комната – это кинозал с рядом кресел и полноразмерным экраном с диагональю в несколько метров.

Компания «Трансмашхолдинг» использует размер экрана 6х2,5 м, выбранный специально для того, чтобы отображать элементы производимых объектов в соотношении 1:1 без искажений.

Обратная связь позволяет взаимодействовать с объектами внутри виртуального пространства, манипулировать ими с помощью дистанционного джойстика, вплоть до сборки или разборки на компоненты, создания сечений и любые другие манипуляции.

Данные технологии предназначены в первую очередь для визуализации проектируемых объектов. До выхода на этап создания первого прототипа, можно проверить первое впечатление от проектируемого.

Можно взять 3д-сборку конструкторов, загрузить и визуализировать в центре виртуальной реальности.

Современные тенденции

Утвержденные 3D-модели передаются в производство. Сегодня уже существуют производственные модули, способные принять информацию от трехмерного проектирования.

Наиболее сложные по конфигурации детали, требующие впоследствии обработки на станках с ЧПУ и отливки, готовятся в первую очередь в трехмерном проектировании и передаются в производство, облегчая труд технологов, готовящих программы для обработки данных изделий.

В литейном производстве использование 3D-проектирования позволяет минимизировать брак на 40-50%.

Современные тенденции менеджмента лидирующих российских компаний  направлены на то, чтобы не ограничиваться созданием единого информационного пространства между предприятиями холдинга.

Зачастую, ставится задача объединить и связать информационные центры холдингов таким образом, чтобы вся разрабатываемая техника (в т.ч. трехмерные модели) передавались бы по прямым каналам связи в обслуживающие сервисные организации.

3DNauka Система 3D-инструментов позволяет значительно увеличить скорость разработки, снизить затраты на испытания, сэкономить компании средства и время на всех этапах производства, объединять данные и передавать их между предприятиями холдинга.

Унификация элементов обеспечивает прозрачность и доступность информации для всех участников производственного процесса, позволяя молодым и опытным сотрудникам сосредоточиться на создании новых конструкторских решений и разработки творческих идей, не отвлекаясь на рутинные проверки.

Плюсы:

  • Снижение издержек
  • Экономия ресурсов
  • Увеличение скорости разработки
  • Повышение конкурентоспособности

Минусы:

  • Требуется время на внедрение
  • Найм новых специалистов

ревью в твиттере

Источник: https://3Dnauka.ru/3d-%D1%81%D1%82%D0%B0%D1%82%D1%8C%D0%B8/%D0%BD%D0%BE%D0%B2%D1%8B%D0%B5-3%D0%B4-%D1%82%D0%B5%D1%85%D0%BD%D0%BE%D0%BB%D0%BE%D0%B3%D0%B8%D0%B8-%D0%B2%D0%B8%D0%B7%D1%83%D0%B0%D0%BB%D0%B8%D0%B7%D0%B0%D1%86%D0%B8%D1%8F

5D, 6D BIM моделирование в проектировании и строительстве

3D-технологии в строительстве и проектировании

5D-моделирование – это добавление к привязанной ко времени производства работ BIM-модели (будь то 2D- или 3D-модель, так как «плоское» проектирование до сих пор сохраняет свою актуальность) стоимостных и количественных показателей по материалам, конструкциям и работам.

Объединение спланированного во времени проекта с денежными показателями дает возможность предвидеть, запланировать и распределить денежные потоки на всех стадиях строительства.

Наличие цен материалов, изделий и работ, соединенных с параметрическими элементами модели позволяет сделать информационный разрез в любой плоскости по любому из заданных показателей. Эти данные можно легко использовать для создания сметы.

Так как наибольшее распространение среди российских проектировщиков ввиду неоспоримых преимуществ заслуженно получили BIM-платформы компании AutoDesk, необходимо было разработать такую среду, которая могла бы с легкостью интегрироваться с объектами, созданными в данном программном обеспечении.

Исходя из этого, компания CSD совместно с Научно-техническим центром «Гектор» разработала программу для интеграции сметных расчетов в проекты Autodesk Revit.

По словам разработчиков: «Программа 5D Смета позволяет назначать сметные нормы элементам BIM-модели Autodesk Revit и выгружать информацию в любую сметную программу для составления сметных расчетов». Принцип работы программы представлен на рисунке 1.

Рисунок 1. Принцип работы программного обеспечения 5D Смета

Использование программного комплекса 5D Смета дает возможность существенно облегчить труд сметчика, повысить степень автоматизации этих работ. Благодаря подключению сметчика к комплексному процессу на более ранних этапах значительно сокращаются сроки выпуска сметной документации.

6D-моделирование

Уровень 6D BIM имеет отсылку к английскому слову «as-built», что значит «как построено». На этом уровне в модель вносятся изменения в соответствии с фактически принятыми на строительной площадке решениями, а также фиксируются допущенные отклонения от проекта. Такая модель формируется на основании исполнительных схем и съемок.

Есть возможность располагать различного рода датчики на здании во время возведения и, таким образом, отслеживать отклонения реальных конструкций от проектных значений. Модель уровня 6D необходима в процессе эксплуатации здания, когда надо понимать, что фактически исполнено.

Опираясь на эти данные, эксплуатирующая организация сможет своевременно принимать необходимые решения по ремонту и обслуживанию объекта.

Другими словами, 6D-модель – это своеобразная система мониторинга и эксплуатации здания.

И здесь Autodesk предлагает очередное решение: программа для всесторонней экспертизы архитектурно-строительных проектов Navisworks – это решение для комплексного управления архитектурно-строительных и инженерных проектов, позволяющее полностью контролировать результаты. В нем осуществляется проверка моделей и данных, поступающих от всех участников процесса проектирования на подготовительном этапе строительства, а также уже в процессе эксплуатации.

Инструменты Navisworks Simulate и Manage позволяют более эффективно координировать выполняемые работы, моделировать процесс строительства и проводить комплексный анализ проекта, вносить изменения и хранить информацию об объекте. Они также позволяют реализовывать моделирование 4-го и 5-го измерения BIM – времени и затрат.

Более того, программы оснащены обновлённым модулем чтения файлов IFC: можно использовать тот же открытый исходный код из Revit для обработки файлов IFC с добавленной иерархией, расширенным набором свойств и дополнениями данных.

Каждый заинтересованный участник проекта может оставлять комментарии как по материалам и оборудованию, так и по выполненным работам.

Данная информация в дальнейшем будет использоваться для получения полного представления о состоянии строительного объекта.

Рисунок 2. Интерфейс AutoDesk Navisworks Manage

Формат данных BIM

Ведущие производители САПР (Систем автоматизированного проектирования), такие как AutoDesk, Bentley и Graphisoft, в значительной степени поспособствовали продвижению BIM со своими собственными программными решениями вопросов компьютерного моделирования и продемонстрировали преимущества концепции.

Однако, поскольку эти решения основаны на различных несовместимых стандартах, для обеспечения совместимости данных между различными приложениями требуется открытый и нейтральный формат данных. Формат IFC, разработанный Международным Альянсом по функциональной совместимости (IAI), предоставляет такие возможности.

Формат IFC основан на наборе правил и протоколов, которые определяют, как представлены данные, описывающие в модель здания, а согласованные спецификации классов компонентов позволяют разрабатывать общий язык для строительства.

Объекты с поддержкой IFC делают модель доступной для совместного использования, при этом позволяя специалистам каждого направления создавать свое собственное представление объектов, содержащихся в этой модели.

Это приводит к повышению эффективности в оценке стоимости, проектировании инженерных коммуникаций, возведении здания и управления объектами: IFC дает возможность взаимодействия различных программных приложений в области проектно-конструкторских работ, а также при эксплуатации здания.

Это позволяет разработчикам использовать IFC для создания приложений, использующих универсальные объекты, которые основаны на IFC-спецификациях. Кроме того, эти единые данные могут быть изменены и откорректированы как на этапе проектирования, так и в течение строительства и эксплуатации здания. IFC получила широкое признание всеми основными поставщиками программного обеспечения, поэтому большинство программных решений BIM в настоящее время поддерживают обмен IFC-данными.

Исследования в области n-D моделирования

При исследованиях n-D-моделирование в Университете Солфорда (University of Salford) была разработана многомерная компьютерная модель, которая будет изображать и визуально проецировать весь процесс проектирования и строительства, что позволяет пользователям «видеть» и воспроизводить весь жизненный цикл проекта. Это, как ожидается, будет способствовать улучшению процесса принятия решений и эффективности выполнения строительства, позволяя проводить реальные «что-если» анализы, чтобы продемонстрировать реальную стоимость с точки зрения сравнения нескольких вариантов проектирования (рисунок 3).

Рисунок 3. Перечень параметров анализа ‘Что-если’ для преобразования 3D-модели в n-D

Будущее n-D-моделирования

Переход от 3D к n-D-моделированию определил потребность, видение и технологии для создания улучшенных инструментов моделирования с возможностью проведения анализа ‘что-если’ и способствующих принятию наиболее выгодных решений.

Это позволило уменьшить ограничения и достичь согласия заинтересованных сторон, которые ориентируются на широкий спектр социальных и экономических факторов, законодательных документов, следуют различным теоретико-познавательным принципам и методам, а также личным требованиям и программам других групп заинтересованных сторон.

Это необходимо на каждом этапе жизненного цикла строительного объекта. Для чего? Для оптимизации затрат заказчиков, конечно: чем позже обнаружена ошибка или нестыковка, тем дороже она стоит (рисунок 4).

Рисунок 4. График затрат ресурсов в зависимости от стадии жизненного цикла здания

В целом  использование 2D компьютерного проектирования по-прежнему широко распространено в области проектно-конструкторских работ в строительстве, а также при эксплуатации зданий, и мы все еще далеки от полного использования преимуществ BIM и потенциала n-D-проектирования. Тем не менее, повсеместный переход на проектирование на BIM-платформе представляет собой необходимую и желаемую цель.

Источник: https://dmstr.ru/articles/n-d-modelirovanie-5d-i-6d-bim/

Применение 3D-принтера в строительстве: технология и перспективы её использования

3D-технологии в строительстве и проектировании

О возможности создания машин, которые буквально «выращивают» дома, писали фантасты ещё в 19 веке. Да что говорить, ещё лет двадцать назад эта технология казалась чем-то невероятным. А вот сегодня она уже вошла в наш быт.

Никто не удивится, увидев строительную площадку, на которой в паре работают человек и машина: оператор системы и кран с насадкой для подачи строительной смеси. Тема этого материала HouseСhief.ru – применение 3D-принтера в строительстве.

Мы будем говорить не о фантастике, а о реальном опыте в этом направлении и приведём примеры готовых объектов, а также расскажем о возможности приобретения такого устройства.

Строительный трехмерный принтер – современная технология возведения зданий

Что такое 3D принтер и для чего его используют

Современные строительные технологии – очень востребованный товар, специалистов в этом деле принимают с распростёртыми объятиями, переманивая у конкурентов. Гонка почти космическая – кто первым выложит на рынок инновацию, тот и получит супервыгоду.

Неудивительно, что трудолюбивые китайцы уже не просто изобрели, но и стали чуть ли не массово выпускать строительные принтеры. Они продемонстрировали миру, как всего один агрегат за 30 дней построил целый поселок.

Не отстают от них и другие страны, отечественные производители тоже включились в этот бизнес и пока на их стороне очевидная выгода – устройство строительного принтера довольно габаритное.

Гораздо проще заказать трехмерный станок в России, чем везти из-за рубежа с немалыми транспортными и таможенными расходами

Итак, что такое 3D принтер и как он работает? задача механизма состоит в последовательной послойной подаче строительной смеси на площадку. Программное обеспечение руководит сервоприводом, заставляя его оставлять места для оконных и дверных проемов, прокладки коммуникаций. Материалом строительства является обычный пескобетон, а также смеси на основе гипса, фиброволокна и геополимеров.

Работа устройства требует предварительной подготовки площадки и проекта здания.

Все особенности строительства вносятся в управляющую программу, в ходе работ оператор следит за процессом и вносит необходимые коррективы

От обычной печати 3D принтером строительный отличается, разве что, габаритами и используемым сырьём. Раствор подается с помощью автоматического экструдера. Благодаря компьютерному управлению, движения головки принтера имеют отклонения, разве что, в пару миллиметров.

Как работает 3D строительный принтер: три варианта

Бетон с помощью строительного принтера наносится слоями. Для большей прочности конструкцию армируют в вертикальном или горизонтальном направлении. Есть три принципа работы 3D принтера:

  • экструдирование послойным методом – через сопло машины давится вязкая смесь из бетона с добавками;
  • селективное спекание – автомат плавит рабочую смесь (песок) с помощью лазера;
  • напыление – в сопле происходит смешивание песка и клейкого состава, и полученная смесь напыляется на поверхность.

Экструдер крепится на подвижной основе

Конструкции 3D принтеров для строительства дома

Для выполнения задач на строительной площадке могут использоваться две модели принтера: в виде мостового крана или в форме стрелы с манипулятором. Какую из них удобнее использовать решает инженер на площадке. Все зависит от сложности проекта.

Плюсы и минусы применения 3D-принтера в строительстве

Преимущества новой технологии привлекают современных застройщиков. Если есть необходимость в короткие сроки и с минимальными затратами построить комплект объектов, принтер просто необходим. Затраты сокращаются за счёт сокращения рабочих мест, ведь для этого большого 3D принтера требуется всего один оператор и водитель с бетономешалкой.

Еще один плюс: практически исключена вероятность строительного брака.

Человеческий фактор исключен, всем процессом руководит компьютерная программа, а оператор по факту лишь включает и выключает устройство

И, наконец, несомненным преимуществом является существенное сокращение сроков строительства. Работы на 3D принтере могут вестись круглосуточно, ему не требуется специальное освещение или выходные дни.

Прежде чем вы озадачитесь покупкой строительной машины, обратите внимание и на её недостатки:

  • для строительства невозможно использовать вибробетон, требуются смеси с высокой скоростью схватывания и затвердения;
  • пока не разработана четкая методика армирования конструкций;
  • нет возможности удалять воздух методом виброобработки, могут образовываться полости с воздухом, что снижает прочность конструкции;
  • работать 3D принтером можно только при положительной температуре в сухую погоду.

Есть ограничение проектов по высоте – не более четырех этажей

Современные технологии и производители принтеров для 3D печати домов

Технология Contour Crafting была изобретена иранцем Б. Хошневисом. В настоящее время этот ученый продолжает свои разработки под патронажем ВМС США и NASA. Большая часть его трудов пока засекречена, но основной принцип известен – он заключается в нанесении смеси с помощью экструдера. Ученый работает над задачей полностью автоматизировать процесс, включая установку арматуры.

Раз этим проектом заинтересовались в NASA, не исключено, что подобные объекты в будущем вырастут на луне и на марсе

Итальянец Энрико Дини пошёл в своих разработках другим путём: он предлагает использовать не один экструдер, а комплект из сотен сопел, который крепится к подвижному манипулятору. Работа машины напоминает струйный принтер, он напыляет смесь песка и оксидов металлов с хлоридом магния. Технология получила название D –Shape.

Скорость работы устройства намного выше аналогов, но требуется время для застывания всей конструкции

Отечественный конструктор Андрей Руденко отвез своё детище, строительный принтер «СтройБот», в США.

После нескольких неудачных попыток привлечь внимание к своей работе, он наконец нашел отличный способ прорекламировать свой продукт – построил часть гостиницы для филлипинского предпринимателя.

В качестве рабочей смеси он использовал геополимерный бетон.

Реальный опыт производства и продаж в этой области у екатеринбургской компании «Спецавиа». Сегодня этот отечественный производитель предлагает 7 вариантов строительных принтеров разного размера и назначения.

Образец работы устройства стоит на территории самого «Спецавиа» – это копия замка Винтерфелл из Игры Престолов. В этом здании размещена охрана предприятия

Конкурент «Спецавиа» – иркутский концерн Apis Cor.

Он отказался от идеи использовать портальную конструкцию и сделал упор на телескопические манипуляторы, которые свободно передвигаются на поворотной платформе. Установка очень мобильна и может перевозиться в обычном грузовике.

Её уже активно используют для строительства домов на 3D принтере в России.

Самый известный производитель строительных машин – китайская компания WinSun. Хошневис обвинил китайцев в краже его технологии. Даже если это так, WinSun, в отличие от иранского ученого, уже принесло эту технологии в массы. Они заключили договоры по постройке жилья в разрушенных войной областях Ирака.

На сегодняшний день компания WinSun строит здания по новой технологии по всему миру

Познавательное видео: что можно сделать на 3D принтере

Строительная машина может создавать цельные объекты, такие как дома, или производить панели и другие стройматериалы. Наглядный пример как работает 3D принтер в этом видео:

Примеры 3D печати домов в фотографиях

Чтобы полнее представить себе процесс и результат, предлагаем вам посмотреть, как выглядят дома, напечатанные на 3D принтере в небольшой фотогалерее:

Где можно купить строительный 3D принтер и сколько он стоит

За строительной трехмерной печатью, без сомнений, будущее. Но пока эти технологии совершенствуются, и пройдет ещё лет 10, прежде чем подобные машины появятся во всех строительных организациях или станут доступны частным застройщикам.

Строительный 3 D принтер можно купить в том же Екатеринбурге у «Спецавиа». Строительный 3D   принтер, который печатает дом, имеет цену в 4.6 миллиона рублей. Согласитесь, для строительства одного частного дома дороговато.

Но для небольшой строительной компании – вполне разумная цена.

Источник: https://HouseChief.ru/primenenie-3d-printera-v-stroitelstve.html

Новые технологии в строительстве: тенденции и современные методы

3D-технологии в строительстве и проектировании

Архитекторы и строители используют новые технологии в строительстве домов, чтобы решить и предупредить возникающие частотные проблемы, а также снизить затраты, повысить эффективность работ, ускорить весь процесс в целом.

Большинство инновационных технологий направлены на облегчение проектирования и возведения сооружений, но ряд из них служат в целях экологической безопасности, экономии энергии, поддержания природного баланса.

Проектировщики и специалисты всех стран активно внедряют в строительство новые материалы, технологически оптимальные конструкции, а также новшества в процессе прокладки инженерных сетей и коммуникаций как внутри здания, так и снаружи. В этой статье мы рассмотрим варианты применения инноваций, а также их разновидности. Также мы приведем примеры и советы, которые помогут вам самостоятельно применить новинки для постройки своего жилья.

Цели внедрения современных технологий и методов строительства дома

В процессе проектирования используются следующие параметры, которые определяют реальную ценность задействования инновационных способов:

  • Экономичность. Этот показатель важен как при возведении многоэтажных комплексов и промышленных объектов, так и при планировке дачной усадьбы, загородного коттеджа, любого частного жилища. В данным вопросе основное внимание уделяется выбору строительных материалов. В целом можно выделить следующие стройматериалы:
    • пеноблоки;
    • кирпичная кладка;
    • дерево;
    • газобетон;
    • СИП-панели;
    • керамзитобетон;
    • пeнoпoлиcтиpoльные блоки.

Самыми экономичными материалами принято считать пеноблоки и керамзитобетон. Но у них есть свои минусы – хорошая слышимость, низкая долговечность.

  • Экологичность. Решением данного вопроса чаще занимаются жители частных домов, а не многоэтажных зданий. Самым простым решением является постройка из деревянного массива. Но такой коттедж имеет высокую стоимость, а также критическую пожароопасность. В этой сфере строительство получило свое развитие в новой тенденции – применение домокомплектов из изготовленных на заводах панелей из дерева. Эта технология ускоряет трудоемкий процесс, минимизирует возможность усадки дома, а также позволяет значительно сэкономить.
  • Скорость. Темп жизни заставляет возводить здание в кратчайшие сроки. На это требование откликнулись в первую очередь западные архитекторы, которые предложили использовать каркасные конструкции, на которые уже сверху крепятся блоки из различных материалов. В России уже переняли заграничный опыт, на нашей территории начали буквально «вырастать» на глазах постройки с металлокаркасным основанием. К слову, ранее каркас делали из дерева.
  • Прочность. Длительная эксплуатация и устойчивость к разным климатическим воздействиям – это постоянная забота населения, проживающего в северных широтах. Для россиян непонятна техника строения американских «карточных домиков», для нас важна надежность. Поэтому многие до настоящего момента выбирают кирпич. Теми же условиями погоды, в частности, большим количеством осадков и весенним половодьем, спровоцировано возникновение российской техники по возведению фундамента – ТИСЭ. Метод заключается в заливке особенно прочного основания дома при возможности самостоятельных работ. Это обеспечивается съемной, легкой опалубкой, которая перемещается по периметру в связи с необходимостью.
  • Легкость проектирования. Если вы хотите построить свое жилье самостоятельно, то вам понадобятся удобные в обращении программные продукты. Компания «ЗВСОФТ» предлагает компьютерные программы, обеспечивающие автоматизированное проектирование от этапа разметки участка до процесса расположения инженерных систем. Все софты очень просты в управлении, этому способствуют:
    • русскоязычный, понятный интерфейс;
    • большой набор клише в библиотеке – вы можете пользоваться уже подготовленной базой элементов, а также индивидуально пополнять ее;
    • обширный инструментарий – базовый САПР ZWCAD 2018 Professional уже включает массу возможностей как в двухмерном, так и в трехмерном пространстве, а со специализированными надстройками функций становится значительно больше.

Подробнее о разновидностях программного обеспечения для строительства домов рассмотрим ниже.

Некоторые потребности являются более индивидуальными. Рассмотрим эти нужды.

Охлаждение помещения и защита от влаги

Для возведения домов в жарких и влажных, субтропических или прибрежных климатических условиях была разработана технология 3D-печати пористых кирпичей из керамики.

Такой строительный материал имеет структуру сетки, что позволяет впитывать воду, защищая помещение внутри от повышенной влажности снаружи. Заполненные каплями поры блоков обеспечивают отражение солнечных лучей – в комнаты проникает гораздо меньше тепла.

Обычная кирпичная кладка, наоборот, подвергается естественному нагреванию, поэтому в здании из классического кирпича обычно тепло.

Поглощение смога

Функции биодинамического белого бетона, который лежит в основе этой инновации, были применены впервые в крупных японских мегаполисах, где внимательно следят за атмосферой. Такие конструкции выглядят довольно странно, зато они впитывают в себя все примеси из воздуха, которые просто оседают на строительном материале, превращаясь в инертную соль. Пример здания на фото.

Энергообеспечение

Всем уже давно известны солнечные батареи, которые устанавливаются на крышах домов, чтобы снабдить энергией жильцов если не полностью, но хотя бы отчасти. Так реализуются в том числе и нужды отопления. Преимущества новой технологии:

  • Экологичность. В процессе переработки УФ-лучей в необходимый нам ресурс не происходит сжигания топлива, как при реализации угольной, газовой энергетики, а также минимален риск аварии, как на опасных АЭС.
  • Полный цикл энергообеспечения. Полностью покрытая крыша панелями из солнечных батарей снабжает энергией весь дом, при условии благоприятных погодных условий. Технология обычно применяется на тех географических полосах, где световой день значительно превышает ночь. Однако фотоэлементы, которые встраиваются в блоки, позволяют системе функционировать даже при высокой облачности.
  • Минимальный риск пожара. Если проводка выполнена правильно, то риск возгорания сводится к минимуму, так как нет пожароопасных элементов, газового котла, к примеру.
  • Длительная эксплуатация. Однажды установленное покрытие на крыше надолго предупредит необходимость вмешательства в работу посторонних.
  • Автономность. Такой проект может позволить пользователям быть независимыми от центрального энергетического обеспечения города.

Солнечные батареи стали уже привычными для строителей, но есть уникальная разработка добычи электроэнергии, которая еще не прижилась среди населения. Это электрификация с помощью живущих на фасаде здания водорослей. Такое биологически активное строение было возведено в Гамбурге.

Сами растения содержатся в блоках с жидкостью и с постоянным снабжением воздухом – это, а также постоянное попадание солнечных лучей, особенно в летнее время, провоцирует активный рост водорослей, а вместе с тем и индуцирование энергии.

Пока такой пример альтернативной добычи электричества только один, однако, гамбургские ученые уже думают над тем, как снабдить ресурсом весь город.

Еще одной альтернативой солнечным батареям является стеклянная черепица. Дорогостоящая в установлении, но практичная в использовании, она позволяет солнечным лучам нагревать фотоэлементы, которые прослойкой размещены под основным слоем стекла. Эта энергия уходит на подогрев воды, а также на отопление дома.

Реконструкция здания

Для голландской разработки больше подходит термин из биологии – регенерация. Ученые из Голландии создали бетон с высоким уровнем кальция, а также с нахождением в пористой структуре микроорганизмов.

Когда на фасаде появляется трещина, бактерии генерируют кальций, превращают его в известняк. Щель постепенно заполняется материалом, пока не станет практически незаметной.

На фото показан процесс такого самостоятельного восстановления.

Оригинальность

Иначе сложно определить цель такой разработки, как дом из грибов. Именно этот природный материал, как оказалось, строительный, заинтересовал разработчиков из компании Ecovative. Они утверждают, что такая постройка экологически безвредная, а также пожаробезопасная. По поводу вредительства грызунов комментариев пока что не найдено.

Теперь немного подробнее остановимся на тех технологиях, которые не были затронуты или упоминались мельком, однако, имеют все перспективы, чтобы плотно войти в жизнь населения.

ТИСЭ

Мы уже говорили об этой инновации в связи с прочностью и надежностью возводимого здания. Из плюсов также можно выделить:

  • минимальное количество стройматериалов;
  • сокращение затрат;
  • актуальность для любого типа почвы;
  • отсутствие необходимости в электрификации участка;
  • возможность самостоятельного возведения дома.

Аббревиатура имеет под собой следующее определение – технология индивидуального строительства и экология. Суть такой методики заключается в бурении скважин, установке свай и заливании бетона под фундамент. Самый трудоемкий процесс – это проектирование и разметка участка.

Если на данном этапе произойдет накладка в расчетах, то все бетонное основание будет сделано неправильно, постройка покосится. Эффективнее всего использовать для этих целей автоматизированные компьютерные системы, например, ZWCAD 2018 Professional.

Этот САПР поможет строителю четко обозначить и спроектировать границы фундамента, глубину бурения скважин, их диаметр, а также делать последующие расчеты.

Эта тенденция нашла активное применение в России, где и зародилась эта новая технология в строительстве и проектировании зданий. Это обусловлено в первую очередь прочностью, а также невосприимчивостью к грунтовым водам, перепаду температур.

Несъемная опалубка

Основным преимуществом способа является скорость возведения. Также можно отметить довольно низкую стоимость такого жилья. Техника строительства дает монолитные стены, в которых формы скреплены между собой вмонтированными пазами или дополнительными стяжками. Суть такого строительства – заполнение опалубок цементным составом. Особенности конструкции и процесса:

  • По вертикали обязательно установление металлических арматур – без каркаса постройка просто не выдержит напряжения.
  • Заливка происходит в несколько этапов, чтобы раствор схватился. Обычно сеансы делают с промежутком в 3-4 дня, при этом заливая стену по периметру высотой в 4-5 формы.
  • Материал для опалубок обычно отличается теплоизоляционными и звукоизоляционными свойствами. Чаще всего используют пенополистирол.

Проникающая гидроизоляция

Технология, которая уже давно нашла своих почитателей в Европе, а в России только начала распространяться. Ее суть в пропитывании бетона (как фундаментов, так и стен) специальным составом. Жидкость проникает в поры, где засыхает и кристаллизуется. Такая защита полностью блокирует попадание влаги. Это значительно продлевает срок жизни здания, а также спасает от плесени.

Напрягаемая арматура

Этот метод «закаливания» стали с помощью электричества или механического воздействия чаще используется при строительстве многоквартирных домов или для возведения производственных строений с большой нагрузкой на стены и перекрытия.

Несомненным плюсом напрягаемой арматуры является ее высокая прочность. Она достигается путем ее «вытягивания». После такой обработки металлические сваи нечувствительны к даже очень крупным растягивающим нагрузкам.

по программам для проектирования

или присоединяйтесь к нашей группе в соцсети

Источник: https://www.zwsoft.ru/stati/novye-tehnologii-v-stroitelstve-tendencii-i-sovremennye-metody

Поделиться:
Нет комментариев

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.