Поява та еволюція 3D-друку
Технологія 3D-друку зародилася ще у 80-х роках минулого століття, а ось будівельний 3D-друк з’явився набагато пізніше. Перші будівельні проєкти з використанням цієї технології були реалізовані лише у 2014 році. Втім, галузь розвивається шаленими темпами.
За даними Grand View Research, уже за 7 років, у 2021-му, розмір світового ринку 3D-друку будівель оцінювався в 13,84 млрд доларів, і очікується, що сукупний річний темп зростання становитиме 21% у період із 2022 по 2030 рік.
House Zero зведений за технологією 3-D друку компанією ICON. Фото: Casey Dunn
2021 року по всьому світу було відвантажено 2,2 мільйона одиниць 3D-принтерів, а до 2030 року очікується, що постачання сягнуть 21,5 мільйона одиниць.
Раніше, коли говорили про 3D-зведення будинків, здебільшого йшлося про 3D-друк стін. Все інше (фундамент, вікна, двері, перекриття та дах) все одно робилося традиційним способом. Втім, переваги нової технології були відчутні вже тоді: 3D-друковані стіни зводились як незнімна опалубка, що суттєво заощаджувало кількість використовуваного цементу, дозволяло зменшити вартість будівництва та знизити екологічні збитки під час його виробництва.
Які ще є переваги 3D-друку
Будівельна галузь нерідко стикається з нестачею кваліфікованих робітників, зростанням витрат, глобальною нестачею житла, що може трапитись в окремих регіонах через стихійні лиха, наслідки зміни клімату і, як виявилося, навіть війну.
Тож нові цифрові можливості адаптивного виробництва можуть сприяти покращенню будівництва якісно й кількісно. 3D-друк дозволяє витрачати менше часу на будівництво, а автоматизовані процеси суттєво зменшують можливість виникнення помилок під час проєктування.
Наприклад, стартап 3DCP Group представив перший у Європі надрукований на 3D-принтері бетонний будинок площею 37 кв. м, що розташований у Гольстебро (Данія).
House 1.0 створений COBOD, Saga Space Architects та 3DCP Group. Фото: Pinterest
Вся будівля, включно з дахом і фундаментом, виготовлена за допомогою великого будівельного 3D-принтера з недорогого справжнього бетону, і, за словами керівників стартапу, вартість такого будинку в рази нижча, ніж традиційного.
Оскільки 3D-друк забезпечує високу гнучкість дизайну, доволі легко досягти балансу між формою, функціональністю й естетикою. Так само у 3D-друку є й екологічні переваги: оскільки здебільшого використовуються натуральні, органічні чи перероблені матеріали, під час будівництва виробляється менше відходів, знижується потреба в транспортуванні, а також зменшується вуглецевий слід.
Скільки коштує 3D-друк будинків
Американська компанія ICON розробила унікальну технологію друку дешевих житлових будинків, що має вирішити проблему доступного житла. Будинки площею 55–75 кв. м із бетону друкує гігантський пересувний принтер Vulcan.
Інтер’єр надрукованого у 3D та вже зведенего компанією ICON будинку. Фото: Casey Dunn
Нині вартість такого житла становить у середньому 10 тис. доларів, але в компанії вважають, що масовий друк дозволить здешевити його до 4 тис. доларів, і це, ймовірно, ще не межа.
Втім, це лише один приклад. Ціни наразі дуже різняться й залежать від компанії, що здійснює реалізацію проєктів, регіону та країни.
Як працює 3D-друк
Тривимірні форми спочатку проєктуються за допомогою комп’ютерного процесу, для цього потрібно завантажити 3D-модель майбутнього будинку в будь-якому форматі CAD. Програмне забезпечення й обладнання перетворює дані на код, необхідний для друку будівель.
Процес 3D-друку будинку. Фото: SQ4D
Далі велика друкарська машина за допомогою системи автоматичного замішування, підготовки та подачі суміші формує фундаменти, стіни, колони, сходи, а також інші будівельні елементи. Суміш виготовляється із цементної основи, спеціальних полімерів або переробленого пластику.
Надруковані компанією ICON на 3D-принтері стіни будинку House Zero
Так, в автоматизовану систему замішування надходить суха суміш, де вона змішується з водою та додатковими компонентами. Отримана рідка суміш надходить у магістраль принтера, і шар за шаром друкуються елементи будівлі.
Для всього процесу достатньо дві людини: одна стежить за роботою принтера, інша — виконує суміжні роботи, наприклад, укладає горизонтальне армування або скляні перемички, з’єднуючи основну стіну із фасадною.
Приклади будинків, надрукованих у 3D
Попри те, що галузь перебуває на початковому етапі свого розвитку й попереду має подолати немало проблем, пов’язаних із вимогами до будівництва, реагуванням на різні погодні умови та підвищенням доступності технології, вже сьогодні є приклади успішно зведених 3D-принтерами будинків. Пропонуємо ознайомитися з деякими з них.
House Zero
Будівельна технологічна компанія ICON і архітектурна студія Lake Flato представляють сучасний будинок площею 186 квадратних метрів, надрукований на 3D-принтері в Остіні, що отримав назву House Zero.
Він складається з трьох спалень із двома ванними кімнатами та вирізняється хвилястими формами й унікальною ребристою текстурою, яка гармонійно поєднується із модерністською естетикою середини століття. За словами авторів проєкту, будинок вийшов «комфортним, гарним, доступним, екологічним і надійним».
Tecla
Архітектурна студія Mario Cucinella Architects із Болоньї та спеціалісти з 3D-друку WASP спільно створили прототип житла з низьким вмістом вуглецю площею 60 квадратних метрів під назвою Tecla. Назва походить від поєднання слів «технологія» та «глина».
Ця споруда, розроблена в рамках дослідження екологічної стійкості, має висоту 4,2 метри, складається з житлової площі, кухні та спальні й оснащена круглим мансардним вікном на даху. Будинок являє собою два з’єднані куполоподібні об’єми з ребристою зовнішньою стіною, що складається з 350 шарів 3D-друкованої глини. Технологія з використанням модульного 3D-принтера дозволяє звести будинок протягом 200 годин.
BioHome3D
Центр передових конструкцій і композитів Університету штату Мен розробив перший надрукований на найбільшому у світі полімерному 3D-принтері будинок площею 56 квадратних метрів, виготовлений повністю з біоматеріалів.
На 3D-принтері надрукували підлогу, стіни та дах. Усі елементи виготовлені з деревних волокон і біосмол, тому будинок повністю придатний для вторинної переробки. Процес будівництва майже не залишив будівельного сміття завдяки точності друкування.
East 17th Street Residences
East 17th Street Residences були зведені в самому центрі Східного Остіна (штат Техас) за проєктом студії Logan Architecture з 3D-друкованого бетону компанією будівельних технологій ICON.
Проєкт складається з двох будинків із двома спальнями та двох будинків із чотирма спальнями, для друку кожного з яких знадобилося від п’яти до семи днів. Стіни першого поверху були побудовані за допомогою будівельної системи ICON Vulcan, яка використовує роботизовану арматуру для нанесення шарів на основі цементу. Ця технологія передбачає, що матеріал для друку довговічніший, що робить будинки більш міцними та стійкими до екстремальних погодних умов.
Фото на головній: Project Milestone данських архітекторів Houben & Van Mierlo
Читайте також
В США надрукували на 3D-принтері перший в світі біорозкладний будинок
В Амстердамі встановлюють лавки з переробленого пластику, створені завдяки 3D-друку
