Сокращение затрат, экономия времени и уменьшение отходов — может ли 3D-печать изменить архитектуру жилых домов

Лучше, скорее, экологичнее. Дома, напечатанные на 3D-принтере, быстро эволюционируют и изменяют наше представление о строительстве, предлагая устойчивую, экономную альтернативу традиционным методам возведения помещений. Более того, «напечатанные» дома уже не являются чем-то эфемерным – они пригодны для проживания, а новейшие технологии увеличивают скорость возведения, и конфигурации становятся все более разнообразными. Рассказываем, как возникла 3D-технология, каковы особенности и недостатки ее использования и приводим самые яркие примеры зданий, напечатанных в 3D.

Появление и эволюция 3D-печати

Технология 3D-печати зародилась еще в 80-х годах прошлого века, а вот строительная 3D-печать появилась гораздо позже. Первые строительные проекты с использованием этой технологии были реализованы только в 2014 году. Впрочем, отрасль развивается бешеными темпами.

По данным Grand View Research, уже через 7 лет, в 2021-м, размер мирового рынка 3D-печати зданий оценивался в 13,84 млрд долларов, и ожидается, что совокупный годовой темп роста будет составлять 21% в период с 2022 по 2030 год.

House Zero построен по технологии 3-D печати компанией ICON. Фото: Casey Dunn

В 2021 году по всему миру было отгружено 2,2 миллиона единиц 3D-принтеров, а к 2030 году ожидается, что поставки составят 21,5 миллиона единиц.

Раньше, когда говорили о 3D-строительстве домов, в основном речь шла о 3D-печати стен. Все остальное (фундамент, окна, двери, перекрытия и крыша) все равно делалось обычным методом. Впрочем, преимущества новой технологии были ощутимы уже тогда: 3D-печатные стены возводились как несъемная опалубка, что существенно экономило количество используемого цемента, позволяло снизить стоимость строительства и снизить экологический ущерб во время его производства.

Какие еще есть преимущества 3D-печати

Строительная отрасль нередко сталкивается с нехваткой квалифицированных рабочих, ростом затрат, глобальной нехваткой жилья, что может произойти в отдельных регионах из-за стихийных бедствий, последствий изменения климата и, как оказалось, даже войны.

Новые цифровые возможности адаптивного производства могут способствовать улучшению строительства качественно и количественно. 3D-печать позволяет тратить меньше времени на строительство, а автоматизированные процессы существенно уменьшают возможность возникновения ошибок при проектировании.

К примеру, стартап 3DCP Group представил первый в Европе напечатанный на 3D-принтере бетонный дом площадью 37 кв. м, расположенный в Гольстебро (Дания).

House 1.0 создан COBOD, Saga Space Architects и 3DCP Group. Фото: Pinterest

Все здание, включая крышу и фундамент, изготовлено с помощью большого строительного 3D-принтера из недорогого настоящего бетона, и, по словам руководителей стартапа, стоимость такого дома в разы ниже, чем традиционного.

Поскольку 3D-печать обеспечивает высокую гибкость дизайна, достаточно легко достичь баланса между формой, функциональностью и эстетикой. Так же у 3D-печати есть и экологические преимущества: поскольку в основном используются натуральные, органические или переработанные материалы, при строительстве производится меньше отходов, снижается потребность в транспортировке, а также уменьшается углеродный след.

Сколько стоит 3D-печать домов

Американская компания ICON разработала уникальную технологию печати дешевых жилых домов, что должно решить проблему доступного жилья. Дома площадью 55-75 кв. м из бетона печатает гигантский передвижной принтер Vulcan.

Интерьер напечатанного в 3D и уже построенного компанией ICON дома. Фото: Casey Dunn

Сейчас стоимость такого жилья составляет в среднем 10 тыс. долларов, но в компании считают, что массовая печать позволит удешевить его до 4 тыс. долларов, и это, вероятно, еще не предел.

Впрочем, это только один пример. Цены очень сильно отличаются и зависят от компании, осуществляющей реализацию проектов, региона и страны.

Как работает 3D-печать

Трехмерные формы изначально проектируются с помощью компьютерного процесса, для этого нужно скачать 3D модель будущего дома в любом формате CAD. Программное обеспечение и оборудование преобразовывают данные в код, необходимый для печати зданий.

Процесс 3D печати дома. Фото: SQ4D

Далее крупная печатная машина с помощью системы автоматического затворения, подготовки и подачи смеси формирует фундаменты, стены, колонны, лестницы, а также другие строительные элементы. Смесь производится из цементной основы, специальных полимеров или переработанного пластика.

Отпечатанные компанией ICON на 3D-принтере стены дома House Zero

Так, в автоматизированную систему затворения поступает сухая смесь, где она смешивается с водой и дополнительными компонентами. Полученная жидкая смесь поступает в магистраль принтера и слой за слоем печатаются элементы здания.

Для всего процесса достаточно два человека: один следит за работой принтера, другой выполняет смежные работы, например, укладывает горизонтальное армирование или стеклянные перемычки, соединяя основную стену с фасадной.

Примеры домов, отпечатанных в 3D

Несмотря на то, что отрасль находится на начальном этапе своего развития и предстоит преодолеть немало проблем, связанных с требованиями к строительству, реагированием на различные погодные условия и повышением доступности технологии, уже сегодня есть примеры успешно возведенных 3D-принтерами домов. Предлагаем ознакомиться с некоторыми из них.

Дом Зеро

Строительная технологическая компания ICON и архитектурная студия Lake Flato представляют современное здание площадью 186 квадратных метров, напечатанное на 3D-принтере в Остине, получившее название House Zero.

Он состоит из трех спален с двумя ванными комнатами и отличается волнистыми формами и уникальной ребристой текстурой, гармонично сочетающейся с модернистской эстетикой середины века. По словам авторов проекта, дом получился «комфортным, красивым, доступным, экологичным и надежным».

Текла

Архитектурная студия Mario Cucinella Architects из Болонье и специалисты по 3D-печати WASP совместно создали прототип жилья с низким содержанием углерода площадью 60 квадратных метров под названием Tecla. Название происходит от сочетания слов "технология" и "глина".

Это сооружение, разработанное в рамках исследования экологической устойчивости, имеет высоту 4,2 метра, состоит из жилой площади, кухни и спальни и оснащено круглым мансардным окном на крыше. Дом представляет собой два соединенных куполообразных объема с ребристой наружной стеной, состоящей из 350 слоев 3D-печатной глины. Технология с использованием модульного 3D-принтера позволяет построить дом в течение 200 часов.

БиоДом3D

Центр передовых конструкций и композитов Университета штата Мэн разработал первый напечатанный на крупнейшем в мире полимерном 3D-принтере дом площадью 56 квадратных метров, полностью изготовленный из биоматериалов.

На 3D-принтере напечатали пол, стены и крышу. Все элементы изготовлены из древесных волокон и биосмол, поэтому здание полностью пригодно для вторичной переработки. Процесс строительства почти не оставил строительный мусор благодаря точности печати.

East 17th Street Residences

East 17th Street Residences были построены в самом центре Восточного Остина (штат Техас) по проекту студии Logan Architecture из 3D-печатного бетона компанией строительных технологий ICON.

Проект состоит из двух домов с двумя спальнями и двух домов с четырьмя спальнями, для печати каждого из которых потребовалось от пяти до семи дней. Стены первого этажа были построены с помощью строительной системы ICON Vulcan, использующей роботизированную арматуру для нанесения слоев на основе цемента. Эта технология предполагает, что материал для печати более долговечен, что делает дома более прочными и устойчивыми к экстремальным погодным условиям.

 

Фото на главной: Project Milestone датских архитекторов Houben & Van Mierlo

 

Читайте также

В США напечатали на 3D-принтере первый в мире биоразлагаемый дом

В Украине создадут тренировочный центр 3D-печати зданий

В Амстердаме устанавливают скамейки из переработанного пластика, созданные благодаря 3D-печати