Что нам стоит дом построить!

Аддитивные технологии все активнее входят в нашу жизнь. Давно не новость 3D-печать всевозможных деталей и узлов для разного рода устройств и механизмов. А малые 3D-принтеры — уже такая же обыденность, как компьютеры и планшеты.

Одним из наиболее перспективных направлений развития 3D-печати является строительство. Имея в виду общий принцип аддитивных технологий, невозможно уйти от желания «напечатать» целый дом. Впрочем, не все так просто.

Существует ряд ограничений, препятствующих внедрению этих технологий в жилищное строительство. Сейчас 3D-печать уже используется для создания малых архитектурных форм — скамеек, элементов декора и так далее. Российские исследователи и специалисты уже напечатали несколько пробных домов, скорее, демонстрационных образцов, показывающих возможности 3D-печати, чем реальных коттеджей, в которых можно было бы жить. Но технологии не стоят на месте, и «напечатать» жилой дом — уже не из области фантастики.

Так, к примеру, нынешним летом запланирована реализация крупнейшего проекта по 3D-печати — строительство первого в России двухэтажного жилого дома площадью 160 квадратных метров в Республике Башкортостан. Объект с полностью подведенными коммуникациями будет готов для проживания.

Проект реализуется ООО «Уфимская гипсовая компания» («УГК») совместно с Национальным исследовательским Московским государственным строительным университетом (НИУ МГСУ) и при участии Архитектурного строительного института Уфимского государственного нефтяного технического университета (АСИ УГНТУ). Данный проект станет очередным этапом многолетнего стратегического сотрудничества между НИУ МГСУ и «УГК» в области разработки и развития технологии аддитивного строительного производства, а к участию в нем будут привлечены опытные специалисты и перспективные студенты строительного университета.

В последние годы все больше людей предпочитает переезжать жить в частные дома, и рынок малоэтажного строительства в России активно развивается. Так, по данным Росстата, 42% всех вводимых в последнее время новых жилых площадей в стране относится к категории объектов до двух этажей. Наработанный университетом и башкирской компанией опыт показывает, что современный уровень развития технологий аддитивного строительного производства вполне позволяет печатать такие объекты при помощи строительных 3D-принтеров. При переходе к более массовому производству 3D-печать обеспечивает весьма бюджетную себестоимость строительства, в результате чего не исключено, что уже в ближайшие годы мы увидим на рынке малоэтажного строительства качественные и фактически монолитные дома с любым уникальным архитектурным дизайном, какой только захочет потребитель, но при этом в минимальной ценовой категории.

С инженерной же точки зрения отработка технологии перехода от печати малых архитектурных форм и одноэтажных объектов к двум этажам открывает возможность дальнейшего повышения этажности без принципиальных преобразований в самой технологии строительной 3D-печати.

«Участие в подобных проектах всегда ставит перед нами интересные научные задачи, многие из которых, как ни странно, упираются именно в материал, — отмечает кандидат технических наук, старший научный сотрудник Научно-исследовательского института строительных материалов и технологий (НИИ СМиТ) НИУ МГСУ Алексей Адамцевич. — Так, например, сегодня мы активно работаем над решением задач в области обеспечения управляемых реологических свойств материалов для аддитивного строительного производства, повышением однородности конструкций и изделий, изготовленных методом послойной 3D-печати, а также повышением прочности материала на растяжение при изгибе, чтобы обеспечить снижение, а в перспективе, возможно, и исключить необходимость армирования печатаемых конструкций».

По словам же заместителя директора по качеству ООО «Уфимская гипсовая компания» Игоря Сандулова, курирующего проект, подробнее проанализировать возможности аддитивных технологий заставили такие аргументы, как снижение стоимости строительства в два-три раза, сокращение на 60% фонда оплаты труда, существенное понижение логистических затрат, низкий уровень влияния человеческого фактора, автоматизация производства, минимальное количество строительного мусора, полный отказ от применения дорогостоящей опалубки и так далее. Собственно говоря, всем этим руководство «УГК» озаботилось несколько лет назад: еще летом 2017 года здесь начали изучать теорию аддитивной печати, а уже в январе 2018-го был приобретен и смонтирован на площадке предприятия строительный 3D-принтер «S-6044 АМТ-Спецавиа», имевший следующие технические характеристики: площадь печати 6,0х6,0х3,0 м при производительности 0,7 куб. м/час. Подача материала была полуавтоматической с использованием растворонасосной станции «M-Tec». Правда, тот принтер позволял печатать только малые архитектурные формы, фрагменты и конструкции стен.

«Сейчас нами уже заключен контракт на поставку нового, самого современного датского принтера Cobod, — рассказывает Игорь Сандулов. — Дата поставки — начало июня. При этом сухая смесь для 3D-печати разработана и протестирована в НИУ МГСУ. Финансирование проекта будет произведено «УГК» за свой счет. Техническая поддержка будет осуществляться НИУ МГСУ, АСИ УГНТУ и компанией Cobod. Помимо них, участие в разработке проекта подтвердило немецкое бюро Mense-Korte».

Игорь Сандулов, заместитель директора по качеству ООО «Уфимская гипсовая компания»:

«В настоящее время мы выбираем площадку из имеющихся предложений. Это будет либо наш коттеджный поселок, который мы застраиваем с использованием собственных материалов на гипсовой основе в 20 км от Уфы, либо земельный участок, расположенный непосредственно в Уфе»

Трехмерные правила

Государственные стандарты на материалы для аддитивного строительного производства на территории РФ действуют с 1 апреля 2021 года. Нормативы разработаны НИУ МГСУ и являются первыми в мире госстандартами в области строительной 3D-печати.

Специалисты и ученые главного отраслевого вуза страны на протяжении многих лет активно участвуют в разработке материалов и продвижении технологий строительной 3D-печати на российском и международном рынке. Одним из знаковых результатов этой деятельности стало появление новых ГОСТов: 590952020 «Материалы для аддитивного строительного производства. Термины и определения», 59096-2020 «Материалы для аддитивного строительного производства. Методы испытаний» и 590972020 «Материалы для аддитивного строительного производства. Технические требования».

В пояснительной записке к первой редакции национальных «3D-стандартов» сообщается, что их действие распространяется на материалы для аддитивного строительного производства, применяемые при строительстве, реконструкции и ремонте зданий и сооружений, и устанавливает методы определения основных показателей их в форме сухих смесей, растворных (бетонных) смесей, а также затвердевшего бетона (строительного раствора). При создании нормативов, разработкой которых руководил известный ученый, кандидат технических наук, профессор НИУ МГСУ Андрей Пустовгар, были учтены основные нормативные положения международных стандартов, в том числе ISO/ASTM 52900:2015* «Аддитивное производство. Базовые принципы. Терминология».