13 заметок о 3d-печати, после 3 лет владения 3d-принтером

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.

Современные технологии и производители принтеров для 3D печати домов

Технология Contour Crafting была изобретена иранцем Б. Хошневисом. В настоящее время этот ученый продолжает свои разработки под патронажем ВМС США и NASA. Большая часть его трудов пока засекречена, но основной принцип известен – он заключается в нанесении смеси с помощью экструдера. Ученый работает над задачей полностью автоматизировать процесс, включая установку арматуры.

Раз этим проектом заинтересовались в NASA, не исключено, что подобные объекты в будущем вырастут на луне и на марсе

Итальянец Энрико Дини пошёл в своих разработках другим путём: он предлагает использовать не один экструдер, а комплект из сотен сопел, который крепится к подвижному манипулятору. Работа машины напоминает струйный принтер, он напыляет смесь песка и оксидов металлов с хлоридом магния. Технология получила название D –Shape.

Скорость работы устройства намного выше аналогов, но требуется время для застывания всей конструкции

Отечественный конструктор Андрей Руденко отвез своё детище, строительный принтер «СтройБот», в США

После нескольких неудачных попыток привлечь внимание к своей работе, он наконец нашел отличный способ прорекламировать свой продукт – построил часть гостиницы для филлипинского предпринимателя. В качестве рабочей смеси он использовал геополимерный бетон. Реальный опыт производства и продаж в этой области у екатеринбургской компании «Спецавиа»

Сегодня этот отечественный производитель предлагает 7 вариантов строительных принтеров разного размера и назначения

Реальный опыт производства и продаж в этой области у екатеринбургской компании «Спецавиа». Сегодня этот отечественный производитель предлагает 7 вариантов строительных принтеров разного размера и назначения.

Образец работы устройства стоит на территории самого «Спецавиа» – это копия замка Винтерфелл из Игры Престолов. В этом здании размещена охрана предприятия

Конкурент «Спецавиа» – иркутский концерн Apis Cor. Он отказался от идеи использовать портальную конструкцию и сделал упор на телескопические манипуляторы, которые свободно передвигаются на поворотной платформе. Установка очень мобильна и может перевозиться в обычном грузовике. Её уже активно используют для строительства домов на 3D принтере в России.

Самый известный производитель строительных машин – китайская компания WinSun. Хошневис обвинил китайцев в краже его технологии. Даже если это так, WinSun, в отличие от иранского ученого, уже принесло эту технологии в массы. Они заключили договоры по постройке жилья в разрушенных войной областях Ирака.

На сегодняшний день компания WinSun строит здания по новой технологии по всему миру

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.

Сколько денег можно заработать на 3D-печати?

Одна из лучших составляющих начала бизнеса в сфере 3D-печати – это количество денег, которое вы можете заработать. Как и во многих других видах бизнеса, количество денег, которые вы можете заработать, не ограничено. Пока вы способны производить продукцию или монетизировать свой принтер, вы можете зарабатывать деньги.

Большинство работ по 3D-печати могут приносить 6–7-значный доход в зависимости от того, как вы решите монетизировать свой принтер или навыки.

Продавая товары через Интернет и снижая производственные затраты, вы легко можете увеличить свою прибыль до 1 000 000 рублей в год или больше.

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.

Какие технологии 3D-печати можно предложить клиентам? Какие пользуется максимальным спросом? Средний чек на печать. Необходимое количество принтеров и оборудования

Ее популярность обусловлена ее простотой и доступностью оборудования и материалов. Она самая грубая, самая некрасивая, и у заказчиков, которые впервые с ней сталкиваются, часто ожидания не совпадают с реальностью. Тем не менее, она пользуется спросом.

Далее по популярности идет фотополимерная печать. Это отверждение жидких смол.

Печать получается более аккуратной, но хрупкой. Она тоже пользуется большим спросом.

Фотополимерная печать обеспечивает высокую детализацию.

Это важно при создании, небольших деталей с мелкими элементами, например, ювелирных украшений, стоматологических моделей, небольших предметов интерьера и др. Далее идет печать полиамидом на промышленных машинах, которые изготавливают детали методом спекания порошка. . Средний клиентский чек назвать достаточно сложно, потому что цены очень разные

Мастер на «Авито», работающий на себя, может напечатать корпус за 500-1000 руб. Такие мастера берут много заказов и сами ищут клиента по объявлениям

Средний клиентский чек назвать достаточно сложно, потому что цены очень разные. Мастер на «Авито», работающий на себя, может напечатать корпус за 500-1000 руб. Такие мастера берут много заказов и сами ищут клиента по объявлениям.

У компаний крупнее существует минимальный порог. Минимальная сумма заказа в нашей студии — от 5 тыс. руб., мощности позволяют реализовывать более крупные и сложные проекты, работать с постоянными заказчиками.

Средний чек у нас составляет около 20 тыс.руб. Это примерно 1500 см3 печати. Заказчики обычно хотят получить заказ «еще вчера» и, чтобы соответствовать их требованиям, нужно много и быстро печатать. Если вы хотите покуситься на такой кусок пирога, потребуется как минимум 5-10 принтеров для старта.

Что это значит

Создание первого дома в Нидерландах, полностью напечатанного на 3D-принтере, — лишь начало нового этапа в отрасли. Жилые дома, построенные с применением технологии 3D-печати, имеют серию значительных преимуществ перед «классическими» постройками. Во-первых, — скорость реализации проекта, — первый дом был напечатан за пять дней, но в дальнейшем компания планирует производить бетонные элементы на месте, а также использовать 3D-принтер для создания вспомогательных установок, что сократит время и расходы на строительство.

Кроме того, в эпоху глобальной обеспокоенности состоянием экологии, подобные «зеленые» технологии помогают сократить экологический ущерб окружающей среде, — при 3D-печати расход цемента и отходы стройматериалов значительно меньше, чем при «традиционном» строительстве.

Экономика инноваций

Как выглядит первая напечатанная на 3D-принтере деревня

Наконец, с помощью 3D-принтера можно воплотить практически любую дизайнерскую идею, что позволит отойти от концепта жилых домов в виде «бетонных коробок». Развитие данной технологии позволяет возводить здания таких форм, которые сложно и дорого построить традиционными методами.

«Построив дом, полностью напечатанный на 3D-принтере, мы задаем тон будущему — доступное жилье и контроль над формой вашего собственного дома», — отметил Ясин Торуноглу, советник по жилищному и территориальному развитию муниципалитета Эйндховен.

Технология печати домов на 3D-принтере активно развивается в России, Франции, США и других странах. Предполагается, что это поможет решить проблему обеспечения граждан доступным и достойным жильем.

Лучшие 3D-принтеры для начинающих

Если вы только начинаете работать с 3D-печатью, вариантов может быть много. Существуют тысячи вариантов, каждый со своими уникальными функциями, которые вы, возможно, еще не полностью понимаете. Мы собрали несколько лучших вариантов для новичков в 3D-печати.

XYZprinting da Vinci Nano (310 долларов)

Da Vinci Nano предлагает большую гибкость для новичков в 3D-печати. Он портативный, легкий и поставляется с предварительно собранным удобным программным обеспечением, совместимым как с устройствами Windows, так и с Mac.

Закрытая камера и холодный рабочий стол обеспечивают безопасность эксплуатации, а управление с помощью мобильного приложения поможет в процессе создания моделей и сделает его более увлекательным.

Da Vinci Nano прекрасно подходит как для домашнего использования, так и для начинающих предпринимателей в сфере 3D-печати.

Flying Bear Ghost 5 (390 долларов)

Этот 3D-принтер обеспечивает стабильность, скорость и качество готовых изделий. Даже быстрая печать не приводит к ухудшению качества. Так как этот принтер нацелен на домашнее использование и начальный уровень пользователей, он имеет небольшое рабочее пространство.

Принтер оснащен 3,5 дюймовым сенсорным экраном и модулем Wi-Fi позволяющим печатать удалённо с ПК. Он также имеет систему продолжения печати в случае отключения электричества. После возобновления подачи электроэнергии принтер продолжить печать.

Anycubic 4Max Pro (750 долларов)

Если вы хотите сделать еще один шаг вперед, Anycubic 4Max Pro – хороший вариант для тех, кому нужен отличный функционал. Он имеет полностью закрытую камеру, обеспечивая безопасность вашего окружения. Печатает не только PLA, но и легко справляется с ABS, Flex и нейлоном. Хорошо подходит для начинающих.

Он отлично справляется со своими задачами и подходит как профессиональным дизайнерам, так и любителям, приобретающим принтер для домашнего использования.

Как устроен 3D-принтер

В основном принтеры трехмерной печати состоят из одинаковых деталей и по устройству похожи на обычные принтеры. Главное отличие — очевидное: 3D-принтер печатает в трех плоскостях, и кроме ширины и высоты появляется глубина. 

Вот из каких деталей состоит 3D-принтер, не считая корпуса:

• экструдер, или печатающая головка — разогревает поверхность, с помощью системы захвата отмеряет точное количество материала и выдавливает полужидкий пластик, который подается в виде нитей; 
• рабочий стол (его еще называют рабочей платформой или поверхностью для печати) — на нем принтер формирует детали и выращивает изделия;
• линейный и шаговый двигатели — приводят в движение детали, отвечают за точность и скорость печати;
• фиксаторы — датчики, которые определяют координаты печати и ограничивают подвижные детали. Нужны, чтобы принтер не выходил за пределы рабочего стола, и делают печать более аккуратной;
• рама — соединяет все элементы принтера.

Все это управляется компьютером.

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.

Дом-экосистема Curve Appeal — 240 кв. м

Другой пример концептуальной 3D-печати — дом-экосистема Curve Appeal площадью 240 кв. м. Здание принадлежит бюро WATG Urban Architecture Studio. Печать здания завершилась в 2020 году.

Стройка продолжалась три года. Проект здания был создан еще в 2016, и тогда занял первое место на конкурсе The Freeform Home Design Challenge. От организаторов дизайнеры получили $8 тыс. на реализацию концепции.

Фото: WATG

Curve Appeal выполнено из 28 напечатанных панелей. Необычная конструкция поддерживает микроклимат дома: по словам дизайнеров, температура внутри здания не зависит от погоды снаружи.

Строительный 3D-принтер: что это

Строительный 3D принтер — специальное оборудование, используемое для так называемого контурного строительства. Эта новая технология, которая дает возможность возводить каркасы домов без участия человека. В будущем планируется применение этой методики и для прокладки инженерных сетей, а также ряда отделочных работ. Но пока что 3D принтеры применяются только для строительства каркасов и ограждающих конструкций.

На самом деле существует несколько вариаций строительных принтеров, которые отличаются друг от друга не только методикой возведения самих стен, но и конструктивными особенностями. Несмотря на их малоизвестность среди рядовых граждан, в строительной сфере эти технологии и оборудование уже много кому знакомы и давно на слуху. Чаще всего можно встретить принтеры портальной конструкции, а также устройства на базе манипулятора. Но проще говоря, это обычный 3D принтер, только больших размеров и использующий для возведения зданий не пластик, а специальные строительные составы.

Стена дома, напечатанного на 3D принтере

С помощью такого оборудования можно возводить различные архитектурные элементы, а также малые архитектурные формы. В некоторых случаях можно полностью напечатать дом прямо на строительной площадке.

Виды принтеров для архитектурных работ

Используемые в строительстве принтеры представлены следующими видами:

Портальные (XYZ). Представлены рамой с подвижной головкой экструдера. Устройство подачи смеси перемещается по осям XYZ. Высокая точность экструзии обеспечивается шаговыми двигателями. Основное применение оборудование находит при печати отдельных частей зданий и возведении стен, при условии расположения портального принтера внутри строящегося здания. Если площадь объекта соответствует арке экструдера, он сразу печатается целиком.

Дельтовидные. В отличие от портальных установок, головка дельта-принтера может совершать более сложные перемещения, что выражается в создании сложных геометрических фигур. Для фиксации и движения головки используются гибкие рычаги.

Роботизированные. Представлены роботами в виде промышленных манипуляторов, которые снабжены экструдерами. Управляются с помощью компьютера. Располагаются в центре площадки, откуда рука-манипулятор доставляет смесь на требуемый участок.

D-Shape. Относятся к отдельному классу строительного 3Д-оборудования. Вместо раствора здесь используется специальный порошок, который после укладки и уплотнения подвергается пропитке связывающим веществом, подаваемым тем же экструдером.

Видео обзоры с реальной работой принтеров

Среди используемых строительных 3Д принтеров наибольшую известность приобрело оборудование китайских, американских и голландских производителей. Особенности и возможности каждого из них можно узнать из соответствующих видео обзоров.

WinSun (КНР). Лидер среди 3Д принтеров. Габариты оборудования по длине, ширине и высоте соответствуют 150Х10Х6 метров. При печати может использовать строительные отходы, представленные стеклом, сталью, цементом. Дебютировал в 2014 году при возведении десяти жилых домов. По сравнению с традиционным строительством WinSun уменьшает трудозатраты на 80%, расход материалов на 60%, а возводимые объекты обходятся вдвое дешевле. Видео:

Apis Cor (США/Россия). Американская компания прославилась созданием робота-манипулятора, который одинаково хорошо зарекомендовал при внутренних и наружных работах. Оборудование отличается компактностью и мобильностью, а также автоматической системой стабилизации. На установку и запуск принтера уходит не более 30 минут. Эффективен при создании сложных архитектурных форм. Видео:

ProTo R 3Dp (Нидерланды). Детище голландской компании CyBe Additive Industries. Отлично справляется с созданием сложных геометрических форм. В качестве расходного материала использует оригинальный раствор CyBe MORTAR, отвердевающий за несколько минут и готовый к вторичной переработке. Выделяется высокой скоростью и экологичностью процесса. Видео:

Не менее интересные проекты представлены французским принтером Batiprint3D, американским DCP и словенским BetAbram.

Причины не дающие заменить панельное строительство домов

Несмотря на ускоренное развитие 3Д строительства, в ближайшее время панельные дома, как бюджетный вариант жилья, не утратят актуальности. Не слишком уступая по скорости возведения, панельное строительство независимо от погодных условий. Напечатанный дом требует установки перекрытий. Панельный сразу разделен на комнаты. Кроме этого, аддитивное оборудование по карману далеко не каждой строительной компании.

Явные недостатки любого принтера при масштабном внедрении в постройку домов

Недостатки строительных 3D обосновываются:

• высокой стоимостью;
• чувствительностью к условиям окружающей среды;
• отсутствием единых стандартов.

При возведении жилого дома с помощью 3Д моделирования, необходимо быть готовым к собственноручной прокладке коммуникаций, а также выравниванию и отделке стен.

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.

Устройства из Нидерландов

Строительный манипулятор 3D ProTo R 3Dp создан в Нидерландах.

Видео:

Видео: 3Д принтер строительный

Видео: 3Д принтер строительный

Цемент выталкивается прототипом устройства со скоростью двести миллиметров в секунду. Диаметр его 6,3 м, а головки печатающей -30 мм. Цементные слои по толщине равны 30мм. Если использовать не одну головку экструзионную, а несколько, то скорость можно довести до 4 тысяч мм/сек.

Ведь в одну системы объединены все этапы — от проектирования до производства.

Рекомендуем:

• Возможности, типы, особенности 3Д-принтеров
• Origami 4Moms — роботизированная коляска: обзор, где купить, цена
• Обзор умных часов Garmin

Интересно не только само устройство, но и применяемый для 3Д принтера материал CyBe MORTAR. Он является бетонным раствором, который разрабатывала этаж е компания и ее партнеры. Состав держат в строгом секрете.

Углекислого газа, как утверждают разработчики, в окружающее пространство выбрасывается намного меньше, чем при традиционном способе, на 32%. Чистый с точки зрения экологии материал, помимо этого, полностью пригоден для переработки.

Принтер предназначен для опалубки, стен, полов и пр.

Показатели:

• Обеспечение программное – CyBe CHYSEL и CyBe ARTISAN;
• Специальный материал — CyBe MORTAR;
• Скорость — 200 мм/с;
• Диапазон – до 2750мм;
• Бетона на метр площади (толщина 40 мм) — 1,5 кг;
• Число осей – 6;
• Вид сети – локальная.

Помимо этого, у него имеется поддержка образовательная и сервисная, в том числе удаленная, и сертификат. Для загрузки составляющих и контролирования процесса достаточно два человека.