Как выглядит первый в европе полностью напечатанный на 3d-принтере дом

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.

Образцы

Видео макета филипинского дома:

Видео: 3Д принтер строительный

Андрей планирует напечатать замок Дракулы, который в действительности не жил в замке Бран (Румыния). Если деньги на проект собрать удастся, то в Американском штате Вашингтоне появится его крупномасштабная реплика.

Над печатью другого здания — башни Винтерфелла в два этажа из знаменитой «Игры престолов» занимаются с прошлого года специалисты цементного завода в Екатеринбурге. Их принтер способен создавать постройки 8х8х4 метра. Предлагает экологичные модульные жилые дома, также напечатанные с помощью принтера, и компания PassivDom из Украины.

Для создания построек «под ключ» требуется всего восемь часов, а стоят они 32 тысячи долларов. Понятно, что такие устройства могут кардинальным образом изменить строительную отрасль, снизив себестоимость, ускорив процесс сооружения и обеспечив высокую устойчивость сейсмическую.

Остается надеяться, что в недалеком будущем эта технология обеспечит доступным жильем всех нуждающихся.

Apis Cor, Америка

В прошедшем году реализован проект в Подмосковье — городе Ступино, над которыми работало шесть компаний России и штатовский стартап Apis Cor. Основал ее Никита Чен-Юн-Тай – уроженец России и разработчик данного оборудования.

Чтобы напечатать внутренние перегородки, несущие стены и ограждения, потребовались сутки. Извлекали принтер, используя кран -манипулятор. Слои наращивали, применив аддитивную технологию. В практике России этот дом впервые не собирали из напечатанных деталей, а создавали как целостную конструкцию.

Видео:

Видео: 3Д принтер строительный

Дом по форме достаточно сложный. Выбрали его таковым, чтобы можно было показать возможности инновационного устройства. К этому добавим, что строили его в наиболее холодные месяцы, когда температура опускалась ниже 30 градусов, хотя использовать смесь бетона допускается при нижнем пределе +5 по Цельсию.

Принтер, который помог реализовать проект, по конструкции напоминает небольшой башенный кран, имеющий возможность внутренней и внешней печати здания.

Обошлось отпечатанное здание «под ключ» в 593568 рублей, т.е. стоимость одного метра квадратного составила 16 тысяч рублей. И это при том, что форма сооружения сложная. При простой, например, прямоугольной конфигурации, цена могла бы быть тринадцать тысяч рублей.

Преимущества конструкции:

• Подача и смешивание автоматические;
• Быстрая настройка – до 30 минут. Не требуется готовить площадку. Мусор после приготовления на строительной площадке не остается, поскольку производство является безотходным;
• Широкий выбор конфигурации стен и их толщины
• Прослойка воздуха, образующаяся в камерах стен, позволяет лучше сохранять тепло;
• Погода не оказывает влияния на постройки благодаря специальным материалам, добавляемым в смесь;
• Ниже намного стоимость в сравнении с бетонными аналогами, изготавливаемыми по классической технологи;
• Возможность уплотнения желаемым материалом.

Технические параметры:

• свое обеспечение программное;
• обслуживается 2 работниками;
• площадь — 132 м2;
• используемый материал –геополимер или фибробетон;
• размеры – 4х1,6х1,5 метра;
• все принтера- 2000 кг;
• энергопотребление-8кВт/ч;
• высота, на которую происходит подъем, — 3100 мм;
• суточная производительность в м2 – 100;
• скорость рабочая и холостого хода в минуту– до 10 и 20 мм;
• позиционирование и повтор – соответственно ±0,5 мм и 0,1-0,2мм;
• по всем осям (X, Y, Z) — сервопривод;
• по Х и Y направляющие – профильные прецизионные;
• точность по Z – 0,1-0,2 мм;
• стабилизация горизонтальная автоматическая – инклинометр высокой точности 0.0001 градус;
• выключатели – бесконтактные по всем осям;
• пространственное расположение головки печатающей отслеживается дальномером лазерным и гироскопом;
• пространственная стабилизация – регулятор ПИД.

Убежище от стихий в Амстердаме — 8 кв. м

В 2015 году нидерландское бюро Dus Architects построило крошечный площадью 8 кв. м. Он находится в промышленном районе Амстердама, и его может арендовать любой желающий. Несмотря на небольшую площадь, в убежище есть веранда и диван, который превращается в двуспальную кровать. Ванная, тоже созданная на 3D-принтере, вынесена на улицу. Убежище построили из биопластика на основе льняного масла. Чтобы сделать устойчивый дом без тяжелых каркасов, инженеры сконструировали стены в виде пчелиных сот.

Фото: DUS Architects

«Городское убежище» — часть проекта по строительству временного функционального жилья. Власти Нидерландов надеются, что в будущем 3D-печать поможет обеспечить жильем жертв стихийных бедствий.

Два пути сборки 3D-принтера своими руками. Плюсы и минусы самостоятельной сборки

Пожалуй, стоит начать с того, что самодельный принтер — это де-факто тот же самый 3D-принтер, что можно приобрести в готовом виде. Само по себе устройство и принцип работы абсолютно идентичны, поэтому единственное, что может их различать — индивидуальность сборки самодельного принтера и отличие конкретных комплектующих.

Есть два пути сборки 3D-принтера своими руками:

1. С использованием укомплектованного набора для сборки

2. Полностью самостоятельная сборка — усложненный вариант без инструкции и с большей ответственностью 

Стоит понимать, что при одинаковом процессе сборки и полученном опыте в первом случае вы почти стопроцентно и без потери нервов на выходе получите работоспособный и приличный принтер. 

В это же время при полностью самостоятельной сборке вся ответственность за возможные ошибки при выборе деталей , проектировке и не только, будет оставаться на вас. При этом само время создания увеличится в несколько раз за счет того, что в готовом наборе уже предусмотрено — например, диск с подготовленной электронной базой для принтера и полностью описанным процессом сборки. Впрочем, подробнее об этом поговорим чуть ниже.

Теперь перейдём ближе к теме и посмотрим, какие конкретно плюсы и минусы есть у самодельного принтера.

Создание запчастей

Не менее прибыльным способом, как заработать с помощью 3D принтера, может стать изготовление запчастей. Это могут быть детали бытовой техники и электроники, которые практически невозможно встретить в розничной продаже. Изготовленные с помощью 3D-печати элементы будут пользоваться спросом среди владельцев таких устройств, которые смогут не выбрасывать вышедшие из строя приборы, а ремонтировать. Работать в этом случае придется на заказ, потому что заранее предусмотреть, какие запчасти понадобятся, невозможно.

Владелец 3D-принтера может зарабатывать и на изготовлении автомобильных запчастей. Например, сделанных из пластика шестеренок, объемных надписей и эмблем, омывателей фар, корпусов автомагнитол и деталей приборной панели. Чтобы продавать такие детали, придется искать профильные автомобильные сообщества и группы в соцсетях, предлагая свои услуги в соответствующих разделах.

Выбирая принтер для печати таких деталей и запчастей, стоит обратить внимание на модель 3D-принтер XYZPRINTING da Vinci 1.0, купить которую можно всего за 165 000 рублей. Среди особенностей устройства — закрытая камера с рабочим пространством 20х19х20 см, качественная детализация получаемых изделий, использование двух разных материалов одновременно

Модель отлично справляется со сканированием, гравировкой и печатью деталей среднего размера.

Какая бывает 3D-печать?

Существует несколько типов 3D-печати, которые используют различные технологии:

• • Экструзия. Использует технологию Моделирования методом наплавления или Робокастинг. Во время печати можно использовать разные материалы и цвета в обоих случаях. В первом случае материал просто застывает при охлаждении. Во втором же случае материал мгновенно принимает форму.
  • Фотополимеризация. Данная технология работает на Лазерной стереолитографии (SLA, SLA-DLP, SLA-LCD). К сожалению, во всех случаях невозможна ни печать несколькими материалами одновременно, ни цветная печать. По сути используется ультрафиолетовый лазер с различными под технологиями DLP и LCD.
  • Формирование слоя на выровненном слое порошка. В данном типе используются несколько технологий печати: Электронно-лучевая плавка, Селективное лазерное спекание, Прямое лазерное спекание и Выборочное тепловое спекание. Тут тоже невозможны печати несколькими материалами одновременно и цветная печать. В основном тут используется плавление металлического порошка под действием лазера.

Подача проволочного материала. Этот тип использует технологию электронно-лучевого производства изделий свободной формы. Тут возможна печать несколькими материалами одновременно, а также доступна цветная печать. Технология использует электронное излучение для нагрева проволочного материала и его дальнейшего формирования.

Ламинирование. Изготовление объектов с использованием ламинирования. Возможна цветная печать. По сути все детали создаются на основе большого количества слоев рабочего материала, после чего сама деталь вырезается с помощью лазера.

Что происходит

• В начале мая 2021 года четвертый в мире и первый в ЕС жилой дом, полностью напечатанный на 3D-принтере, принял своих жильцов. Это первый из пяти домов который компания Saint-Gobain Weber Beamix в рамках проекта Milestone планирует возвести на участке земли у канала Беатрикс, в пригороде Эйндховена.

  Репортаж YouTube-канала «РБК Тренды» о доме проекта Milestone

• Технология 3D-печати уже применялась в Европе для строительства отдельных конструкций зданий, однако в Нидерландах построили первый жилой дом, полностью напечатанный на 3D-принтере.
• Первыми арендаторами дома стала супружеская пара из Амстердама — 70-летняя Элиза Лутц и 67-летний Харри Деккерс.
• Дом площадью 94 кв. м сконструирован в форме неправильного валуна и состоит из 24 отдельных бетонных элементов, напечатанных на заводе в Эйндховене, которые были привезены на стройплощадку и установлены на фундамент. Затем в доме были поставлены оконные рамы, положена крыша и нанесены последние штрихи.
• Для печати была использована огромная роботизированная «рука» с соплом, которое впрыскивает специально разработанный цемент, имеющий текстуру взбитых сливок. Цемент печатается по проекту архитектора, добавляя слой за слоем для создания стены и увеличения ее прочности. Весь процесс печати занял 120 часов или пятеро суток.
• Форма неправильного валуна была выбрана неспроста — так строители хотели усложнить задачу и проверить способности 3D-принтера. Проверка прошла успешно, — теперь компания готова печатать дома сложной формы по желанию клиента.
• Месячная аренда дома составляет €800 (чуть больше ₽70 тыс.), что вдвое меньше рыночной арендной платы за подобную недвижимость.

«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

Фотополимерная 3D-печать

С точки зрения инноваций, 2020 год стал прорывным для фотополимерной 3D-печати. Я бы сравнил это с 2013 годом, когда компания MakerBot выпустила на рынок первый доступный 3D-принтер для домашнего и офисного использования — MakerBot Replicator 2. В результате многолетних усилий сообщества энтузиастов на свет явились модели, доступные рядовому пользователю. До этого они стоили сотни тысяч долларов и были доступны крупным компаниям. Технологи 21 века бросили вызов инженерам старой школы, и это полностью изменило правила игры.

Сегодня примерно тоже самое можно сказать про фотополимерную 3D-печать по технологии LCD, т.е. создание моделей с помощью засветки смолы LED-лампой через LCD-матрицу. Эта технология не была новой, но она смогла выйти на совершенно новый уровень в связи с внедрением современных моно дисплеев с разрешением 4K. Это одновременно дало возможность увеличить скорость печати, улучшить качество и точность готовых изделий, увеличить максимальный размер изготовляемых моделей, а также снизить цены на принтеры в несколько раз, учитывая, что эти моно дисплеи имеют значительно больший срок службы. Это ли не мечта любого покупателя? Часто ли мы встречаемся с такими чудесами? Все уже привыкли, что каждый новый iPhone слегка лучше предыдущего, но при этом сильно дороже, а тут случилась прямо противоположная ситуация. Возможно, это обусловило взрывной спрос на подобное оборудование, ведь покупатели по всему миру стали в длинные виртуальные очереди в ожидании своих заказов, а социальные сети наполнились восторженными постами о новеньких игрушках (3D-принтерах).

Вторым важнейшим фактором роста рынка стало существенное снижение цен на фотополимерные смолы для 3D-печати и оборудование для постобработки моделей. Цена на смолы упала примерно в два раза за последние 1,5 года, и при этом сильно увеличилось их разнообразие, что, в свою очередь, расширило ассортимент конечных изделий и снизило их себестоимость. Снизилось время печати. На российском рынке литр фотополимера сейчас стоит в среднем 4500 рублей

Здесь стоит обратить внимание на то, что 3D-модели, напечатанные из смолы, также требуют постобработки (промывают в спирте или воде, засвечивают в специальной УФ-камере и т.п.). Высокая стоимость такого дополнительного оборудования также являлась сдерживающим фактором для спроса на принтеры, но в прошлом году появились бюджетные устройства по типу «два в одном», которые решают и эту проблему

Цена подобных устройств сейчас не превышает 15000 рублей. Все это вместе дало огромный рост интереса к фотополимерной 3D-печати в разных областях, но прежде всего в стоматологии и производстве ювелирных изделий по индивидуальному заказу (на фото устройства два в одном).

Главной звездой рынка стала малоизвестная тайваньская компания Phrozen. Она первой выпустила модель с разрешением 4K – Shuffle 4K, а также бюджетный вариант с моно дисплеем – Sonic Mini, и, наконец, первый принтер с моно дисплеем 4K — Sonic 4K. Параллельным курсом с Phrozen двигалась китайская компания из Пекина UNIZ, которая хоть и представила свои разработки чуть раньше, но не смогла сделать свои принтеры достаточно простыми и дешевыми для массового покупателя.

Вдогонку за Phrozen кинулись другие китайские производители, такие как Anycubic, Elegoo, Creality, Wanhao, Flashforge, EPAX, Peopoly и некоторые другие, но пока их модельный ряд не может в полной мере конкурировать с Phrozen. И тем не менее, рынок пережил огромный рост, а результатом роста продаж оборудования закономерно стал рост использования этого оборудования в самых разных отраслях. Ну а собственно зачем вообще нужны такие 3D-принтеры?

Я уже упомянул о применении их в стоматологии и создании ювелирных изделий по индивидуальному заказу, подробнее об этом можно прочитать в наших обзорах (ссылка на обзоры), но это узкоспециальное использование. Что же касается более массового сегмента, то свершившаяся революция больше всего пришлась на руку мейкерам, любителям моделизма, косплеерам, создателям миниатюр, любителям воссоздания сражений в миниатюре и т.п. увлечений.

3D дома: первые шаги к успешному бизнесу

Кто бы мог подумать несколько лет назад, что пройдет немного времени и печать современных домов на 3D принтере сделает переворот во всем строительстве. Ведь благодаря такой уникальной технологии можно создать дом любой, даже самой сложной конструкции, всего за пару суток. Это строительство не только быстрое, но еще и недорогое.

Но как же возводится дом при помощи 3D принтера? Как происходит возведение, и какие материалы используются, сколько нужно будет затратить на начало такого прибыльного и мало кому известного бизнеса?

Как строятся дома с 3D принтером?

Как уже давно известно, на принтере можно создавать любую деталь из полимера или пластика, но никто даже и подумать не мог, что такой аппарат сможет возводить красивые и креативные строения из бетона. Для подобной печати используют те материалы, которые уже были проверены временем и доказали свою стойкость при любой погоде – цемент марки М 500. Этот материал не дорогой и приобрести его можно в любом городе мира.

Технология очень проста сложностей в создании таких домов нет:

1. Сначала готовится раствор, состав его не отличается от тех, что использовались предками при строительстве. В его составе присутствует цемент, стекловолокно, иногда могут добавляться керамзит и другие материалы.
2. После, на принтере этот раствор выдавливается через специальные сопла и наносится на основание слой за слоем. Таким образом, можно возвести стены небольшого дома всего за пару часов.

Ничего сложно нет, но есть некоторые неудобства:

• на принтере нельзя соорудить крышу высокого качества (таких принтеров еще не создали);
• отделку дома нужно так же производить самостоятельно как наружную, так и внутреннюю;
• коммуникации, окна, двери – это все устанавливается вручную.

Поэтому можно сказать, что дом на принтере можно создать быстро, но это будут только стены, перегородки и лестницы. Но и на этом можно заработать хорошие деньги, тем более что таким образом можно исполнить любую мечту, дом с плавными линиями и другими креативными изысками.

Но перед тем как приступить к созданию этого прибыльного и через пару лет одного из самых успешных бизнесов, нужно знать, сколько же будет стоить такой принтер? Какие нужно будет затратить средства на его приобретение? Какие модели лучшие и помогут создать качественные строения.

Производители

Помимо китайских и кустарных принтеров (да, его реально собрать дома самостоятельно), есть несколько моделей, которые популярны больше остальных, и поэтому их поддержка программным обеспечением максимально широка, если можно так говорить о столь новой области. На сегодняшний день это модели MakerBot Replicator 2, PrintBox3D One, Picaso Designer, UP Plus 2, Cube и CubeX. Отличия у каждого из них сводятся к перечисленным в предыдущем параграфе пунктам, размерам камеры и различным дополнительным опциям наподобие Wi-Fi-модуля. Помимо этих моделей, есть, конечно, и другие, но опять-таки нельзя сказать, что они сильно отличаются с технической точки зрения: всё-таки это больше страна-производитель, размеры, скорость печати и количество поддерживаемых типов пластика.

Вот такие они, поворотные принтеры

Напоследок нужно сказать про поворотные 3D-принтеры. Они пока что совсем никакой популярностью не пользуются, но у них есть всё-таки ряд существенных преимуществ по сравнению с «традиционными» 3D-принтерами — если последние можно так назвать. Главное из них — 3D-принтер с поворотной платформой обеспечивает больший рабочий объем по сравнению с устройствами, работающими в декартовой системе координат. Такой принтер использует полярную систему координат (радиус и угол), чтобы рассчитать движение печатной головки: система автоматически конвертирует модели, созданные в декартовой системе координат, в полярные координаты. Поэтому с подобным 3D-принтером можно использовать стандартное ПО, использующееся в «традиционных» 3D-принтерах без поворотной платформы. Физически это выглядит вполне очевидно: платформа вращается, а его экструдер движется по радиусу платформы от её центра к краю. Такая конструкция в два раза сокращает путь экструдера и снижает необходимость его поддержки.

3D-печать на Марсе

Ну и наконец пару слов о полетах на Марс. В 2018 году NASA провел конкурс на тему того, как наиболее эффективно можно будет создавать жилые модели для первой человеческой колонии на Марсе. Победителем стала команда из Арканзаса, которая предложила печатать дома на строительном 3D-принтере из имеющихся на планете материалов — смеси из базальтового волокна, добываемого из марсианских пород, и полимолочной кислоты, полученной из растений, выращенных на Марсе.

Красивая история, но вроде бы очень далекая от реальности. В прошлом году на мировой рынок вышел стартап с российскими корнями Mighty Buildings, который уже в этом году начинает производство и поставку домов покупателям в Калифорнии, созданных на строительном 3D-принтере. Получается, что «Марсианские хроники» обрастают необходимым опытом. Буквально на днях стало известно, что компания закрыла еще один раунд по привлечению инвестиций в размере 40 млн. долларов и планирует расширять производственную базу и увеличивать ассортимент предлагаемых построек.

Итог

Подводя итог, можно сказать, 3D-печать активно развивается в разных направлениях и весь потенциал этой технологии пока не раскрыт. Мы видим, что ее применение развивается в различных отраслях, это и медицина (стоматология, ортопедия, протезирование, трансплантология), и пищевая 3D-печать (шоколад, тесто, желе), строительство (дома, мосты), печать кроссовок, скульптур, лодок, частей двигателей, беспилотников и многого другого. Наверное, потребуются еще сотни патентов, миллиарды долларов инвестиций, появление новых материалов и оборудования для того, чтобы 3D-печать заняла свою нишу в производстве различных товаров, сооружений и устройств, но уже сейчас идет активное внедрение этой технологии в нашу жизнь. Мы уже сейчас летаем на самолетах, в которых есть 3D-печатные детали, ездим на машинах с 3D-печатными компонентами, едим в ресторане напечатанный на 3D-принтере десерт, бегаем в кроссовках с 3D-печатными стельками, играем на 3D-печатной гитаре, созданной специально для вас в единственном  экземпляре с учетом всех ваших анатомических и музыкальных особенностей… и это все уже сегодня! А что будет завтра, даже сложно предположить. Возможностей безграничный океан… Первое, что выдает подсознание, — терминатор. И придет он не из будущего, а из 3D-принтера. Звучит это пока амбициозно и фантастично, но, кажется, ждать осталось недолго.

Александр Корнвейц

Основатель и генеральный директор компании «Цветной мир»