Использование строительного 3D-принтера S-6044 для собственного бизнеса
Для печати дома целиком требуются дорогостоящие широкоформатные 3D принтеры, для контроля над работой которых требуются специальные навыки. Модель S-6044 – отличная альтернатива, позволяющая создавать отдельные части конструкций объемом до 12 куб. м., например, декоративных элементов, которые сложно создать вручную.
Принтер S-6044 целесообразно использовать для производства декоративной уличной мебели. Например, себестоимость изготовления лавочек с уникальным архитектурным дизайном составит около 1,5 тыс. рублей, при этом их розничная стоимость превышает 5 тыс. рублей. Производительность S-6044 позволяет изготавливать около 15 единиц уличной мебели в сутки (в зависимости от сложности конфигурации):
Для начала бизнеса потребуется:
- Покупка строительного 3D принтера. Стоимость модели S-6044 на данный момент составляет 960 тыс. рублей. Устройство может быть приобретено в лизинг.
- Помещение для установки и эксплуатации 3D принтера с наличием водопровода.
- Мешалка для приготовления строительной смеси.
- Расходные материалы (цемент, песок, вода, специальные добавки).
- Персонал (2 человека) для управления и обслуживания принтера.
- Работники, имеющие опыт в сфере архитектурного дизайна, умеющие работать с программами для 3D моделирования.
- Транспорт для доставки напечатанных элементов.
От 3D макета к 3D строительству
3D принтер — это удивительное изобретение человечества. С его помощью мы можем создавать трехмерные объекты на основе компьютерных 3D моделей. Первые такие устройства были баснословно дорогими. Поэтому их использовали в основном крупные промышленные, строительные, научные и образовательные организации для своих нужд. С помощью 3D принтеров исследователи и ученные могли создавать модели тех или иных объектов — прототипы. Это помогало выявить сильные или слабые стороны будущего продукта и при необходимости внести изменения еще на этапе проектирования. Данная возможность, как вы понимаете, позволяла экономить время и средства.
Позже появились компактные 3D принтеры для широкой пользовательской аудитории. Такие устройства отличались относительно невысокой стоимостью и возможностью использования в домашних условиях. Кто приобрел подобное устройство для развлечения, а кто-то стал зарабатывать деньги на изготовлении реальных 3D моделей (например, макетов зданий и сооружений). Вы наверняка не раз видели по телевизору или в интернете различные выставки строительных компаний, где они показывают макеты своих зданий. С помощью бытового 3D принтера такой макет теперь может выполнить даже школьник (владеющий 3D редактором).
Внешне выглядит, что технология эта крайне проста. Строители устанавливают на стройплощадке 3D-принтер, напоминающий козловой кран. У принтера в памяти заложен макет здания. На площадке складываются детали. Принтер подключается к источнику питания, а него загружается сырье. И все – процесс пошел.
Сейчас архитекторы используют 3D-технологии для создания отдельных элементов, например лепнины на фасадах, дверных ручек и прочих. Создают несколько вариантов и выбирают самый удачный. Либо же быстро проверяют, насколько этот элемент удобен в использовании. Но это всего лишь прототипы, далее эти конструктивные элементы изготавливают из настоящих строительных материалов – бетона, пластика и так далее.
Одновременно делаются попытки строительства при помощи 3D-печати и полноценных конструкций. Из обычного бетона строят малые архитектурные формы. Так, в Великобритании создали Loughborough University, и он работает не только в исследовательском ключе, но и для рынка. Вполне возможно строить частные дома, используя технологию бетонных экструдеров на полимерный каркас, напечатанный при помощи 3D-принтера. Более того, коммерчески это эффективно.
Композиционное макетирование
Основными элементами, которые воспроизводятся при выстраивании композиции, следует считать объемно-пространственную структуру объекта, его тектонику и планировку, пропорции основных частей и доминанты, а также ритмический и пластический слои.
Организация правильно выстроенной композиции — одна из главных дизайнерских задач при разработке макета
При этом обращать внимание нужно не только на основные составляющие элементы. В частности, композиционной основой макетирования можно назвать не только сам макет, но и подмакетник, ведь его размер будет определять силу воздействия композиции на пространство точно так же, как и реальный объект архитектуры делает это в жизни. Среди других основ композиции выделяют следующие:
Среди других основ композиции выделяют следующие:
- соблюдение пропорций всех элементов и частей;
- создание гармонических пластических переходов между поверхностями;
- определение точных пространственно-размерных характеристик;
- выявление правильного образно-пластического характера, текстуры и цветографики.
Стоимость строительного 3d принтера
Такие принтеры изготавливаются во многих странах, в том числе и у нас. Продажу проводит фирма СПЕЦАВИА. Это оборудование стоит значительно дороже тех, что используют в качестве расходного материала пластмассу. Так самый небольшой строительный 3d принтер S-4063, подходящий для изготовления малых архитектурных форм площадью до 18 м2, стоит 8,5 т.$. Два других, используемых для строительства жилых домов S-6045 (до 120 м2) и S-1160 (до 280 м2) стоят соответственно 21 и 30 т.$.
Конечно для любителей и самоделкиных такой инструмент очень бы пригодился, но цены не подъемные и об этом пока можно только мечтать. Рынок 3d принтеров развивается очень быстро и будем надеяться, что в скором времени в продаже появится и небольшой более-менее недорогой строительный 3d принтер.
Для примера приведу несколько фотографий маленького замка, который построил Андрей Руденко, используя строительный 3d принтер. При строительстве он использовал готовую цементную смесь, марка которой указана на упаковке.
Реальные примеры
3D строительство домов — технология хоть и новая, но уже «обросла» массой конкретных примеров. Например, в Ярославле есть дом, в который заселилась обычная семья. И здание это было построено как раз с помощью 3D оборудования. Это первый дом в СНГ и Европе, возведенный таким способом. Строили его в 2015 году — принтер создал части коробки, которые были смонтированы всего за месяц на уже подготовленном фундаменте. И это — в декабре месяце. В 2017 году закончились работы по строительству кровли. Этот дом — не желание показать возможности 3D строительства, а самое настоящее жилое здание.
3D дом в Ярославле
Ранее в 2014 году в Китае были также представлены 10 домов, созданных на 3D принтере. Они расположены в промышленном парке провинции Цзянсу. Стоимость каждого строения — больше 3000 фунтов стерлингов. Это было начало технологии развития 3D строительства. Затем компания, построившая дома, усовершенствовала методику и создала более высокие здания.
3Dдом в Китае
В том же году в США сделали отпечаток замка. Его изготовили за 2 месяца. Замок невелик, но смотрится очень красиво. Размеры его основной части — 3Х5Х3,5 м. А башенки печатались отдельно.
Мини-замок в США, созданный на 3D принтере
В 2015 году в Филиппинах построили целые апартаменты при помощи новой технологии. Размеры — 10,5Х12,5Х3 м. Для создания этого строения использовали вулканический пепел и песок.
Дом из песка и вулканического пепла в Филиппинах
А во Франции в 2018 году создали целый пятикомнатный дом, площадь которого составляет 95 квадратов. Строил его манипулятор с экструдером для монтажной пены. Ее и использовали как основу. После нескольких слоев пены строители заливали созданную часть бетоном и так делали, пока не построили весь дом.
3D дом во Франции
Технология 3D строительства удобна и практична, все работы выполняются машинами и компьютерами. Пока неизвестно, к чему все это приведет, но сама по себе методика достаточно интересна. Возможно, в будущем благодаря ей мы будем строить здания намного быстрее.
Этапы 3D печати в строительстве
Применяя аддитивную технологию в строительстве можно не только сделать малые архитектурные формы, такие как урны, скамейки, мосты, фигурки для ландшафтного дизайна, но и построить дом. Причём сделать это можно двумя способами:
- собрать из напечатанных блоков;
- напечатать дом на месте с помощью полевого 3D принтера.
Не зависимо от способа возведения дома по аддитивной технологии первым этапом будет создание проекта будущей постройки. Впрочем, тут ничего не меняется по сравнению с традиционным методом строительства. Разве что модель должна быть трёхмерной, в электронном виде. Это касается изготовления не только домов, но и других конструкций.
Большинство аддитивных принтеров понимают популярные графические форматы – AutoCAD, Компас-3D, ArchiCAD, и умеют переводить их в визуальные слои для формирования карты рабочего процесса. Так что специальную программу для него использовать не придётся.
После подготовки проекта, основным отличие будет то, что после печати строительных элементов их необходимо будет смонтировать на участке. Тогда как возведение 3D одноэтажного дома целиком осуществляется самим принтером. Также, при печати здания на участке, ещё во время работы оборудования можно устанавливать входные тубы для коммуникаций и электропроводки. При необходимости, ставить армирующие элементы.
Следующим этапом является установка оборудования и подготовка расходных материалов, в частности мелкодисперсного раствора. В качестве «чернил» строительный 3D принтер может использовать пескобетон, специально подготовленную смесь на основе цемента или гипса. Рецепт приготовления раствора обычно указан в инструкции к принтеру и/или предоставляется производителем.
После подготовительных работ, оператор запускает печать и строительный 3D принтер начинает выдавливать раствор по заданной траектории. Слой за слоем создаются внешние и внутренние стены здания или отдельного элемента. Оператор только контролирует процесс экструзии, следит за подачей строительной смеси. Прям как в песне: нажми на кнопку – получишь результат….
При возведении одно-двухэтажного коттеджа при помощи аддитивной технологии в большинстве случаев пустоты между внутренней и внешней стеной заполняют изоляционным материалом, утеплителем. В случае сейсмической зоны и необходимости создания более жёсткого каркаса, напечатанные элементы армируются и используются как несъёмная опалубка, а внутреннее пространство заполняется бетоном.
При печати отдельных деталей в цехе, готовому изделию необходимо высохнуть на воздухе или в сушильной камере для набора прочности. Но это зависит от используемого раствора. Напечатанный дом сушится в естественных условиях и готов к отделочным работам практически сразу.
По окончании печати печатающую головку необходимо достать из принтера и тщательно промыть.
Оборудование, инвентарь
Компьютер – 25 тыс. руб., 3d принтер – 75 тыс. руб. При его покупке нужно учитывать возможность приобретения запчастей.
Бабины с пластиковой нитью 10 шт. – от 16 тыс. руб. Они бывают из нефтепродуктов (АБС-пластик) или из кукурузы и сахарного тростника (ПЛА-пластик). Лучше выбирать принтер, который использует оба вида.
Всего 116 тыс. руб.
Диаметр печатающего средства:
- 250 мк – дешевый принтер, который быстро печатает;
- 100 мк – подходит для домашнего использования;
- 50 мк – очень качественная печать, не заметная для глаза человека.
Размеры изделий:
- До 12 см3 – дешевый принтер;
- До 30 см3 – принтер от 3 тыс. долл. Весом до 5 кг.
Отдельные маленькие детали можно склеить в одну большую.
Цвет печати зависит от количества головок. Чем их больше, тем разнообразнее расцветки детали. Но часто цвет изделия не влияет на ее качество. Поэтому не обязательно выбирать самые дорогие модели. Детали можно покрасить или производить из нитей разного цвета.
Дома для бездомных — 38 и 45 кв. м
Icon — американский роботехнический стартап, который занимается 3D-печатью масштабных объектов. Например, вместе с NASA они сконструировали прототип ракетной посадочной площадки, а сейчас планируют проект напечатанной лунной космической станции «Олимпус». Но компания занимается и более приземленными постройками.
Вместе с дизайн-бюро Logan Architecture в 2020 году Icon напечатали шесть домов для бедных. Площадь каждого — 38 кв. м. Для строительства использовали 3D-принтер Vulcan II и специальный бетон. Во всех зданиях есть оборудованная кухня, гостиная, спальня и ванная комната. 3D-квартал возвели на территории уже существующего сообщества для бывших бездомных, где сейчас проживает более двухсот человек.
Фото: Shane Reiner-Roth / The Architect’s Newspaper
В Мексике Icon сотрудничает с New Story — фондом, который собирает пожертвования на строительство безопасного и дешевого жилья для бедного населения. В 2019-м организаторы проекта заявили, что планируют напечатать 50 домов, в каждом из которых будет по две спальни, ванная, кухня и гостиная. Площадь мексиканских домов — 45 кв. м.
Фото: Icon
Поскольку дома, которые печатают на 3D-принтерах, строятся в разы быстрее и дешевле обычных, они могут стать спасением для бездомных.
Способы строительства домов с помощью 3D-принтера
Принцип работы 3Д-принтера для строительства дома всегда одинаков:
- нанесли тонкий слой;
- дали ему высохнуть или набрать необходимую прочность;
- нанесли следующий слой;
- и так по кругу.
А вот способ нанесения этого слоя и его состав бывают разными. Как и конструкция самого принтера, но об этом отдельно и чуть ниже.
Итак, при строительстве с помощью 3Д-принтера расходный материал наносят обычно одним из трех способов: экструзией, порошковым методом или многоструйным моделированием.
В этом случае готовая строительная смесь из бункера выдавливается через специальную печатающую головку, которая может двигаться в трех плоскостях. Самый распространенный метод «печати» для строительных 3D-принтеров.
Технология двухэтапной 3D-печати: сначала наносится порошковая строительная смесь, а потом — специальный клей. Это позволяет получать стены с более ровной поверхностью. Кроме того, порошковый метод лучше приспособлен к полевым условиям — в частности, нет риска застывания строительной смеси в сопле в случае сбоя в работе.
Технология довольно редкая, поскольку строительные 3D-принтеры для строительства на ее основе сложнее экструзионных устройств.
Очень редкий способ 3D-печати, который используется всего в нескольких устройствах. Этот метод очень похож на обычную струйную печать: есть несколько сотен сопел, через которые выдавливается строительная смесь. Каретка, на которой закреплены сопла, медленно движется и создает нужный рисунок.
Главное преимущество такого устройства — скорость работы, которая в разы или десятки раз выше, чем у принтера-экструдера.
Способов печати на строительных 3D-принтерах на самом деле больше. Ведь их используют не только для возведения домов и создания декора, но и для строительства сложных металлоконструкций, например, мостов. Но такие станки не тема этой статьи — нас интересуют частные дома.
Как строить дома с использованием 3д-принтера
Вопреки распространенному мнению появившиеся недавно строительные 3д-принтеры печатают дома и строительные конструкции не из пластика или силикона, как его обычные «братья», а из бетона.
Как правило, для такой печати применяются стандартные составы, в основе которых лежит цемент марки 500. Такие составы недороги, и их компоненты свободно можно приобрести в любом городе мира.
Принтер позволяет быстро «напечатать» все стены и прочие конструкции, например, лестницы, но кровлю нужно делать традиционными методами – принтеров, способных напечатать качественную крышу, пока что не существует.
Само собой, после завершения строительства потребуется внешняя и внутренняя отделка, прокладка коммуникаций, монтаж окон и дверей.
Ведущие производители принтеров для 3D-печати домов
В России пока немногие компании решились освоить такую технологию строительства. Ещё меньше занимаются серийным производством такого оборудования. Всё-таки, пока это штучный товар. Однако, всё же можно назвать одну из них, которая уже прочно заняла лидирующие позиции в этой области. Это фирма СпецАвиа. Её персоналом был разработан и опробован прототип строительного 3D-печатного аппарата и осуществлена пробная печать.
Кроме того, на рынке можно встретить образцы словенской компании BetAbram. Она занялась серийным производством строительных принтеров. Сейчас в линейке компании несколько вариантов конструкций или моделей принтеров. Их стоимость варьируется от 12 000 евро за станок до 20000 евро. Вероятно, что затраты себя оправдают.
Принтер BetAbram P1 может напечатать дом площадью в 144 квадратных метра, при относительно невысокой конструкции – около трех метров
Внешне принтер похож на обычную платформу, двигающуюся по рельсам. Они регулируются по высоте.
А как же насчет внутренних стен? Интересно, что и тут строительный 3D-принтер тоже может выручить. Просто сырье для возведения внутренних перегородок отличается.
Такие стены никак не похожи на цементные, хотя напечатаны в той же технологии
Специальный полимер на основе клея и соли, высыхая, создает ажурную конструкцию, которая про прочности не уступает цементной, однако, она значительно легче. Материал не боится влаги, его можно использовать для возведения перегородок.
Материал под названием Saltygloo (с англ. «солевой клей») был разработан компанией EmergingObjects
Достоинства и недостатки применения 3D-принтера в строительстве
Главным плюсом, о котором говорили все разработчики, называется то, что процесс возведения жилья удешевляется, а скорость возведения объектов увеличивается. Однако, до сих пор непонятно, будет ли использоваться человеческий труд, хотя бы в качестве дополняющего элемента.
Кроме того, универсальность печати и возможности моделирования смогут в будущем позволить возводить дома на участках со сложным рельефом. Технические решения уже в этом направлении есть
С помощью точного расчета можно создавать идеальные опорные и несущие конструкции под определённую местность, идеально точно следовать метражу помещения по проекту, а главное – создать идеально ровные стены. Кроме того, с помощью 3D-печати можно создать идеально ровный фундамент, причем достаточно быстро.
Среди главных, но существенных минусов – это большие энергозатраты и необходимость обслуживания оборудования. Кроме того, каким бы ни было совершенным оборудование, полный цикл работ оно охватить не сможет.
Строительная площадка под строительство дома на 3D-принтере
Материалы для строительной печати
Подробный и тщательный анализ материалов для строительной печати дан в работе . Прослеживается главная идея — как сделать строительство более экологичным. Для этого предложены многочисленные заменители классического портландцемента, при производстве которого выбрасывается 5% мирового загрязнения СО2. Рекомендуется снижать потребление речного песка при производстве строительных смесей на использование переработанных отходов, а также на применение природных местных материалов, которые явно в избытке (например, песок в пустынях) .
Другой способ снижения вреда для экологии — это так называемая оптимизация топологии печати , которая заключается в построении элементов в виде сотовых структур с меньшим потреблением материалов, но без потери качества (механических характеристик, теплозащитных и гидрофобных свойств).
«Дом Лотоса» — 60 кв.м
В 2018 в Китае создали солнечный «Дом Лотоса» площадью 60 кв. м. Его спроектировали студенты Вашингтонского университета в рамках конкурса Solar Decathlon China 2018. Задачей участников было создать экологичное здание, которое будет работать от альтернативных источников энергии. Студенческая команда пошла дальше и решила, что даже сам процесс строительства должен быть безотходным и углеродно-нейтральным.
Само здание только частично создано с помощью 3D-принтера. На нем инженеры изготовили формы для отливки бетонных стен. Преимущество такого подхода в том, что напечатанные конструкции можно использовать не менее ста раз. При обычном строительстве используют деревянные формы, которые изнашиваются уже после двух отливок.
Само здание было выполнено в форме лотоса — проектировщики заявили, что в дизайне они хотели подчеркнуть красоту и деликатность китайской культуры.
Фото: Liam Otten / Archinect
История 3D-печати
История 3D-печати начинается в 1984 году, когда появилась технология стереолитографии. Эта уникальная технология была запатентована лишь два года спустя Чарльзом Халлом (Charles Hull), тогда же была основана компания 3D System и разработана первая стереолитографическая установка.
Чарльз Халл – родоначальник 3D-печати
В 1985 году Михаил Фейген (Michael Feygin) предложил технологию ламинирования LOM (Lаminаtеd Оbjеct Маnufacturing), в 1986 году Джо Биман (Joe Beaman) и Карл Декард (Carl Decard) разработали метод селективного лазерного спекания (Sеlесtivе Lаsеr Sintеring), а в 1988 году благодаря Скотту Крампу (S. Scott Crump) появилась технология послойного наплавления FDМ (Fusеd Dеpоsition Мodeling). В 1989 году Скотт Крамп основал компанию Stratasys, а в 1991 году выпустил первый в мире FDM-принтер. В конце 80-х годов ХХ века в Китае разработали технологию MEM (Меlted and Еxtruded Мanufacturing), очень похожую на FDM, но названную по-новому в силу патентных ограничений.
В первые годы своего существования технология создания трёхмерных объектов называлась быстрым прототипированием. В 1995 году студенты Массачусетского технологического института предложили ёмкое и запоминающееся название «3D-печать», новый термин довольно быстро прижился среди разработчиков и пользователей.
2000 год был ознаменован появлением технологии PolyJet, а уже в 2005 году был представлен первый 3D-принтер с довольно высоким качеством цветной печати. Дальше процесс появления новых технологий и совершенствования имеющихся шёл в ускоренном темпе.
В 2008 году появились первые RepRap принтеры, способные напечатать себе подобные устройства. Про такие принтеры говорят: «Печатает себя сам». Пока не удалось добиться стопроцентного воспроизводства, в основном RepRap принтеры печатают только пластиковые детали и составляющие.
В 2010 году учёные попытались напечатать на 3D-принтере искусственные кровеносные сосуды. Тогда же появились первые пищевые 3D-принтеры Cornucopia (Рог изобилия) для печати блюд. А всего лишь через год миру был представлен первый шоколадный 3D-принтер.
Пищевой 3D-принтер Cornucopia
В 2012 году был выпущен первый бюджетный 3D-принтер с технологией FDM для домашних пользователей.
ПО для 3D-моделирования и слайсинга
Прежде чем, брызгая слюной и дергая глазом, стоять над принтером и завороженно смотреть на процесс печати, тебе будет нужно посидеть и внимательно и подробно отрисовать 3D-модель конструкции, фигуры или чего-нибудь еще в редакторе. OpenSCAD, AutoCad, FreeCad, GoogleSketchUp или Blender — все они бесплатные. Главное — это возможность экспорта в форматы для 3D-печати. Сохраняй модели в формате stl — он универсальный, и его поддерживают все слайсеры. Также многие работают с форматом obj.
Можно, конечно, поступить хитрее и поискать готовые модели на специализированных ресурсах, но ведь создавать что-то уникальное гораздо интереснее, не правда ли?
После отрисовки модели необходимо подготовить ее к созданию с помощью программы-слайсера. Это ПО для разложения модели на слои, согласно которым принтер и будет ее печатать. Некоторые производители принтеров предлагают свои слайсеры, но если в твоем их не окажется, то можешь воспользоваться Cura, Slic3r, Repetier или их аналогами.
Принтер, на котором можно “напечатать” целый дом
А теперь попробуйте представить себе 3D принтер, помощью которого можно “напечатать” что-то еще более масштабное. Ну, например, автомобиль, мебель или целый дом. Конечно же, создание полностью функционального автомобиля (как и любой другой сложной техники) методом “слоистой печати” пока еще остается чем-то из области фантастики. А вот 3D принтер для “печати” домов и других полноценных зданий может появиться в арсенале строительных компаний через каких-нибудь пять лет. По крайней мере, в этом уверен профессор факультета инженерии Южно-Калифорнийского Университета — Берох Хошневис.
3D принтеры создают реальные объекты при помощи печати по слоям на основе компьютерной 3D модели. Обычный дом или любое другое здание, по сути, строится тоже по слоям — фундамент, стены, крыша. Так почему бы не построить гигантский 3D принтер для строительства домов. И не просто строительства, очень быстрого возведения готовых полнофункциональных зданий. Вышеупомянутый профессор считает, что подобное станет реальностью в течение пяти лет.
Благодаря использованию современных технологий, в наши дни постройка двухэтажного коттеджа в Штатах занимает по времени от 2 до 6 месяцев. В которых случаях этот срок может быть немного меньше или немного больше. Казалось бы, это отличный показатель. Но даже его можно значительно улучшить при помощи замены ручного труда на машинный. Дело в том, что современное строительство, каким бы совершенным оно ни было, требует значительных затрат ручного труда. Более того — основная часть работы по возведению здания выполняется вручную. Если ручной труд заменить машинным, что предлагает сделать Берох Хошневис, то строительство домов станет менее дорогим и более быстрым.
По мнению профессора, через пять лет 3D принтеры достигнут такого уровня технологического развития, что позволят создавать не только макеты зданий из прессованной бумаги, но и строить настоящие бетонные дома. При этом скорость возведения обычного двухэтажного дома не займет более одного дня. А участие человека в процессе строительства станет минимальным.
Медицина
Использование 3D принтеров в медицине позволяет спасти человеческие жизни. Такие принтеры могут воссоздать точную копию человеческого скелета для отработки приёмов, гарантирующих проведение успешной операции. Всё чаще 3D принтеры используют в протезировании и стоматологии, так как трёхмерная печать позволяет получить протезы и коронки значительно быстрее классической технологии производства.
Прототипы зубных коронок, напечатанные на 3D принтере
Медицинские трёхмерные модели могут быть изготовлены из целого ряда материалов, включая живые органические клетки. Выбор того или иного материала для медицинского прототипирования зависит от целей и задач, стоящих перед медиками, и проблем, связанных со здоровьем пациента.
Совсем недавно сила и мощь 3D печати была продемонстрирована на примере обыкновенного орла, который по вине браконьеров лишился клюва. 3D печать позволила изготовить точную копию орлиного клюва.
Орлиный клюв, напечатанный 3D принтером
На рисунке ниже показана малышка Emma Lavalle (Эмма Лаваль), страдающая от редкого врождённого заболевания, при котором атрофируются мышцы рук, и ребёнок не может взять в руки даже лёгкую игрушку. Медики разработали и напечатали на 3D принтере специальный пластиковый экзоскелет, который помогает девочке жить полноценной жизнью.
Экзоскелет, напечатанный на 3D принтере для девочки с отрафированными мышцами рук
По мере роста девочки, специалисты печатают новые запасные части для экзоскелета, так что он всегда ей в пору.
Не останавливаясь на достигнутом, медики научились печатать «заплатки» для повреждённой человеческой кожи. В качестве материалов для печати используется специальный гель из клеток донора. По словам учёных, для печати кожи может быть использован даже самый обычный офисный принтер, немного модернизированный под поставленную задачу.
«Заплатка» для человеческой кожи, напечатанная 3D биопринтером
В 2011 году учёные сумели воспроизвести живую человеческую почку. Для этого 3D принтеру потребовалось всего лишь 3 часа.
3D принтер печатает живую почку
Для печати пластиковых медицинских прототипов, совместимых с биологическими организмами, используются 3D принтеры Eden 250, 260V, 350, 350V, 500; Fortus 400mc, 900mc; Objet 260 Connex, Connex 350 и 500.
Модели строительных 3d-принтеров
Рассмотрим несколько моделей 3d-принтеров, предлагаемых компанией «Спецавиа»:
- S-4063: это небольшое устройство используется для печати малых архитектурных форм, отдельных элементов для домов, бетонных конструкций площадью до 18-ти квадратных метров. Стоимость устройства: 8,5 тыс. долларов.
- S-6045: устройство может использоваться для печати сложных конструкций размером до 12,6 квадратных метров. Стоимость устройства: 21 тыс. долларов.
- S-1160: этот принтер позволяет печатать крупные конструкции и здания площадью до 280-ти квадратных метров. Стоимость устройства: 29 тысяч долларов.
Полевой строительный принтер
В Ярославской области на участке площадью свыше 1,5 гектара в скором времени появится новый поселок, строительство домов в котором ведется при помощи 3D-принтера. «Застройщиком» выступает компания «АТМ», которая занимается производством и продажей 3D-принтеров. Всего планируется возвести 12 домов, первый из которых уже практически готов.
За основу строительной технологии взят обычный 3D-принтер, печатающий горячим пластиком – специальная строительная смесь выдавливается слой за слоем, создавая трехмерные конструкции по заданной модели.
Состав смеси предельно прост – цемент, наполнитель и пластификатор. Каждая компания сама разрабатывает состав в зависимости от особенностей сопла принтера и возводимых конструкций. Для строительства главный параметр – прочность конечного материала. Возводить поселок будет принтер марки S-300 компании «АМТ-Спецавиа».
Чем печатаем: строительные смеси
Чаще всего в 3Д-принтерах для строительства используется модифицированный бетон. Но не обычный, а особый: со специальными присадками, пластификаторами, часто с армирующими элементами. В результате получается пластичная смесь с высокой степенью однородности, которая при этом быстро застывает и набирает прочность.
Причем 3D-принтеры по бетону разных производителей для строительства дома используют разные смесовые составы. Это связано с тем, что разработчики оборудования подбирают состав строительной смеси так, чтобы она не забивала сопло, не налипала на него и выходила аккуратной однородной массой без образования пузырей и других дефектов. А поскольку и экструдеры вообще, и сопла в частности у производителей уникальны, это сказывается и на смесях.
Второй по популярности тип строительного состава — это различные смеси на основе глины. Их используют по двум причинам: во-первых, они считаются более экологичными, во-вторых, они доступнее.
Это не имеет особого значения, если дом строится в городской черте или недалеко от города. Но использование бетонной смеси сильно ограничивает применение 3D-принтеров в строительстве зданий, расположенных в отдалении от крупных городов, поскольку вместе с оборудованием тогда придется везти и много тонн расходных материалов. Это как минимум неудобно и ведет к дополнительным расходам. Не говоря уже о том, что замешивание бетонной смести для большей части строительных 3D-принтеров возможно только в заводских или лабораторных условиях, но никак не в полевых.
«Печать» из глины по большей части решает эту проблему — в этом случае везти с собой нужно только модификаторы. Это делает возможным, например, строительство домов 3Д-принтером на отдаленных территориях России.
Кроме глины, для печати используют смеси с землей, золой, соломой — это позволяет строить дома фактически из мусора и того, что вы добудете на участке.
Наименее распространены строительные 3D-принтеры, которые работают по инвертированной технологии и используют для строительства домов изоляционную пену из пенополиуретана. То есть 3D-принтер печатает не стены, а слой утеплителя на них. При этом работу устройства каждые 1-1,5 м высоты останавливают и заливают в стены бетонную смесь, используя теплоизоляцию в качестве несъемной опалубки.
Такие 3D-строительные принтеры особенно актуальны в России, поскольку позволяют сразу же решить проблему с утеплением дома. Причем среди используемых в частном строительстве теплоизоляционных материалов пенополиуретан самый эффективный.
Сколько стоит строительство домов с применением 3д-принтера
Указать стоимость строительства здания с использованием 3д-принтера невозможно, поскольку он позволяет строить здания любой конфигурации, создавать архитектурные элементы почти любой сложности, возводить стены любой толщины.
Аналогичное строение из кирпича обойдется как минимум в два раза дороже. Продать напечатанный дом с полной отделкой можно за 16-25 тыс. долларов.
Столь низкую стоимость строительства обеспечивают невысокие цены на материалы и предельно точное их дозирование, а также высокое качество строительства: печать не дает каких-либо отклонений по углам, и впоследствии не приходится ничего «дорабатывать» – все стены, проемы для дверей и окон практически идеально ровные, щелей также нет – стена получается монолитной.
Строительные смеси
3D-печать в строительстве основана на бетоне. Пропустить материал через экструдер может быть сложно, поэтому консистенция бетона должна быть такой, чтобы он не растекался и не ложился ровными слоями.
Материал должен слишком быстро схватываться, чтобы сохранять форму однако, если процесс выполняется на слишком высокой скорости, перекрывающиеся слои теряют свою химическую активность и не образуют однородную структуру на границе раздела.
Кроме того, если бетон схватывается слишком быстро, он забивает сопло, и принтер выйдет из строя. Прочность бетонной смеси повышается за счет добавления пластификаторов. Благодаря им смесь становится более подвижной, снижается водоцементное соотношение.
ОСТОРОЖНОСТЬ. Бетон, используемый для 3D-печати, отличается от бетона, используемого в обычном строительстве
В 3D нужны мелкозернистые смеси, которые каждая компания производит по своему рецепту. Формула учитывает специфику целевых объектов, а также нюансы конструкции принтера и его насадки.
Сколько стоит строительство домов с применением 3д-принтера
Указать стоимость строительства здания с использованием 3д-принтера невозможно, поскольку он позволяет строить здания любой конфигурации, создавать архитектурные элементы почти любой сложности, возводить стены любой толщины.
Аналогичное строение из кирпича обойдется как минимум в два раза дороже. Продать напечатанный дом с полной отделкой можно за 16-25 тыс. долларов.
Столь низкую стоимость строительства обеспечивают невысокие цены на материалы и предельно точное их дозирование, а также высокое качество строительства: печать не дает каких-либо отклонений по углам, и впоследствии не приходится ничего «дорабатывать» – все стены, проемы для дверей и окон практически идеально ровные, щелей также нет – стена получается монолитной.
