Нет жилья? Давайте напечатаем!
Из Дубая пришла любопытная новость о том, что там открыли первое в мире офисное здание, напечатанное на 3D-принтере. Речь идет об одноэтажном строении площадью 250 квадратных метров, которое возвели за 17 дней методом послойной струйной печати. Для этого использовали разные смеси: специальный бетон, пластмассу, стекловолокно и армированный гипс. Рецептура материалов была частично предоставлена американцами.
Применяемый в ОАЭ строительный принтер, оснащенный манипулятором, имеет шестиметровую высоту и длину 120 метров. Им управлял всего один оператор. Остальные 18 человек бригады занимались отделочными работами и внутренними коммуникациями. Смета составила $ 140 тысяч, и оказалась в два раза дешевле традиционного строительства.
«Это первый в мире 3D-напечатанный дом является не просто зданием, а полностью укомплектованным функциональным офисным центром», — с гордостью заявил министр по делам кабинета министров ОАЭ Мухаммад аль-Гергави. По его словам, к 2030 году в Эмиратах с помощью 3D-печати планируется вводить 25% зданий. Одновременно Мухаммад аль-Гергави надеется выйти на мировой рынок по продаже строительных принтеров. Идея состоит в создании специальных устройств, которые бы «печатали» здания в условиях, неблагоприятных для человеческого труда, например, в пустыне, в джунглях и даже на Луне.
История возникновения этой технологи уходит в 60-е годы прошлого века, когда велись научные исследования по рецептуре быстросхватывающегося бетона, с тем, чтобы применять их в дизайнерских решениях. Генератором идеи моментального изготовления архитектурных изделий был американец Виктор Папанек, автор всемирно известной книги «Дизайн для реального мира». Однако современные методы строительной 3D-печати начали развиваться совсем недавно — в 2004 году.
Именно тогда профессор Берок Хошневис из Университета Южной Калифорнии (США) описал технологию «контур Крафта» - компьютерное управление козловым краном и резервуаром со строительной смесью для послойного нанесения быстросхватывающегося бетона. Во многом это произошло под влиянием появившегося в 1996 году устройства Actua 2100 от компании 3D Systems*. К этому времени термины 3D-принтер и 3D-печать уже имели широкое хождение в инженерной среде.
Вслед за идеями Берока Хошневиса голландский архитектор Яняап Рёйссенарс ввел понятие перформативной архитектуры и предложил с помощью 3D-принтера начать строительство зданий под названием Landscape House, которые имеет форму ленты Мебиуса — это, когда пол постепенно переходит в потолок и обратно.
Все эти годы популяризаторы, оббивая пороги венчурных фондов, утверждали, что в ближайшем будущем с помощью 3D-принтеров можно резко увеличить скорость возведения зданий. Например, их расчеты в 2013 году показывали, что разработанные конструкции и смеси напечатают коттедж площадью 200 квадратных метров всего за 40 машино-часов. Это означает, что дом может быть полностью готов для эксплуатации уже через 7 дней, с учетом отделочных работ.
Более того, по мнению энтузиастов из шанхайской фирмы Shanghai WinSun Decoration Design Engineering Co, новые технологии позволят возводить здания, не ограничивая архитектурную фантазию, поскольку стоимость специальных проектов не должна принципиально отличаться от типовых решений. Мол, 3D-принтерам без разницы, что печатать — дворец со скульптурами или обычный куб с окнами. Разработанный строительный принтер WinSun способен, как утверждают китайцы, печать вполне симпатичные особняки высотой до 6 метров. Правда, габариты машины впечатляют: 40 метров длиной и 10 — шириной.
В апреле прошлого года мировые СМИ разнесли сенсацию, что китайцы из той же фирмы Shanghai WinSun Decoration Design Engineering Co собрали из деталей, напечатанных на своем принтере, пятиэтажный дом. Впрочем, с таким же успехом, можно было использовать традиционные панели.
Если же говорить о самой технологии, то процесс 3D-печатания домов имеет особенности в зависимости от материалов. Традиционно применяют бетонные и другие смеси, как это было, например, в Дубае или в Шанхае. Есть еще метод последовательного склеивания порошка, разработанный Энрико Дини, основателем компании Monolite UK. Также предлагается использовать принцип «Лего», изготавливая крупные фрагменты отдельно и собирая конструкцию на месте. В последние годы появились публикации о печатании 3D-принтерам несъемной опалубки, так называемой оболочки дома, которая затем заливается пенобетоном. Определенных успехов на этом поприще достиг архитектор Андрей Руденко, который с помощью принтера своей конструкции в американском штате Миннесота напечатал симпатичный средневековый замок.
Несмотря на все эти успехи, до сих пор не решена главная проблема строительных 3D-принтеров. Речь идет об управляемости потоком подаваемого бетона. Именно поэтому широко не применяются «головки» для многослойного печатания, в том числе и теплоизоляционных пенобетонных слоев. Пока эта проблема не будет решена, технология, опробованная в Эмиратах, вряд ли будет востребована в Европе или Америке. В ОАЭ, по сути, подстраивали архитектуру офисного центра под возможности 3D-печати, а не наоборот.
Дело в том, что при возведении зданий для северных широт 3D-принтер должен постоянно менять «чернила». Короче говоря, в соответствии с программой подача бетона должна разгоняться, тормозится, а то и вовсе приостанавливаться. Причем, таких операций на каждом слое, скорей всего, будет множество. А это уже технически сложная задача, без решения которой нельзя говорить о полноценном использовании строительной 3D-печати.
Кроме того, критики приводят свои расчеты и доказывают, что при возведении многоэтажных домов расходы на 3D-печатание сравняются, а то и превысят траты на монолитное домостроение, хотя бы потому, что размеры принтера в любом случае должны быть крупнее здания. Проще, дешевле и быстрее применять унифицированные разборные опалубки, считают сторонники традиционных методов.
Таким образом, сегодняшнее развитие технологии 3D-печатания домов будет зависеть исключительно от успехов разработчиков строительных «чернил». Смеси должны быть не только пластичными при подаче и дешевыми по цене, но в дальнейшем обладать требуемыми эксплутационными свойствами. По прогнозу экспертов, эти материалы с большой долей вероятности появятся до 2030 года. И тогда жилищную проблему и впрямь можно будет решить с помощью клика «мышкой», выбрав понравившийся проект. Вопрос только в том, будут ли к этому времени в России свои отечественные строительные 3D-принтеры, а также специальные «чернила», или их придется закупать в Америке или в Китае?
* - Машина быстрого прототипирования (воплощения электронных чертежей в твердые копии), которую впервые назвали «3D -принтером» в 1996 году.