Дом печати

Развитие рынка 3D-технологий в строительстве потребует создания новых специальностей

Еще в советской фантастике 70-х годов можно было найти истории об ученых, которые научились «печатать» дома. Меньше чем через полвека в России этот сюжет стал реальностью. Пока рынок услуг по 3D-печати в строительстве в большей степени ориентирован на частных лиц, так как применение строительной печати без ограничений возможно при возведении малоэтажных индивидуальных строений, гаражей и создании элементов декора. По последним данным Росстата, в 2018 году в России было сдано в эксплуатацию 75,3 млн кв. м жилья. Из них 32,5 млн кв. м приходится на индивидуальное жилищное строительство, а это примерно 240-270 тыс. домов. Конечно, доля домов, «напечатанных» с помощью 3D-принтеров, пока еще очень мала, но потенциал рынка огромен. А в перспективе, после разработки и утверждения соответствующей нормативной базы, можно будет «включить» печать и для индустриального жилья.

Плюсы и минусы

Разумеется, построить дом «под ключ» только с помощью 3D-принтера невозможно, так как целый ряд процессов не поддается автоматизации (заливка фундамента, установка кровли и окон, проведение коммуникаций, выравнивание стен при отделке и др.), но сократить издержки можно значительно.

Так, например, во Франции ученые из университета Нанта использовали 3D-печать и жесткий полиуретан для строительства дома площадью 95 кв. м. Строительство заняло менее 54 часов и обошлось в 232 тыс. долл. США, что примерно на 20% дешевле, чем при возведении аналогичного здания с использованием традиционных технологий.

Одним из лучших проектов в сфере 3D-печати считается российский проект строительства жилого дома площадью 38 кв. м компаниями Apis Cor и ПИК в подмосковном Ступине в 2017 году. Строительство продолжалось 24 часа и стоило 594 тыс. руб. (около 16 тыс. руб. за кв. м). Обычно один квадратный метр индивидуального жилого дома обходится в 2-2,5 раза дороже, в зависимости от планировки и используемых материалов.

По словам руководителя практики стратегического консультирования в секторе недвижимости PwC Анны Данченок, к числу других важных преимуществ 3D-печати можно отнести увеличение скорости строительства, возможность создания дома любого дизайна, снижение количества строительных отходов.

Но есть у этой технологии и минусы. Главным ограничением остается высокая стоимость оборудования — 3D-принтеров. Цена принтера российского производства может колебаться от 1 до 25 млн рублей, стоимость зарубежных устройств еще выше.

Дополнительных затрат потребует установка специального тента с обогревательными элементами для защиты материалов от отвердевания при отрицательных температурах.

Проблемой остается пока и дефицит квалифицированных специалистов, умеющих работать на такого рода оборудовании.

Начало пути

Однако, несмотря на технологические трудности и отсутствие полноценной нормативной базы, российский рынок оптимистично воспринял инновацию.

На рынке появляются все новые компании, специализирующиеся на производстве строительного 3D-оборудования. «В 2018 году мы организовали дочернюю компанию для оказания услуг контрактной печати бетоном малых форм и дизайнерских изделий, — рассказал генеральный директор группы компаний «АМТ-СПЕЦАВИА» Александр Маслов. — Именно растущее количество обращений с просьбами напечатать тот или иной элемент побудило нас взяться за новое направление». К моменту создания дочерней структуры портфель предзаказов оценивался уже в 800 млн рублей. Напомним, что именно эта компания в 2015 году напечатала на 3D-принтере собственной разработки дом площадью 298 кв. м в Ярославле. Уникальность события в том, что это был первый дом, предназначенный для постоянного проживания. «Коробку» отпечатали по частям и смонтировали, как конструктор, на фундаменте в течение месяца. Летом 2017 года был проведен основной объем внутренних отделочных работ, завершено устройство крыши, дом подключили ко всем инженерным коммуникациям. Сейчас там постоянно проживает семья. «Мы только в начале пути, но темп развития строительной 3D-печати впечатляет, — говорит Александр Маслов. — Если пять лет назад в мире насчитывалось 10-15 команд, занимающихся этой темой, то сейчас свои решения предлагает порядка сотни стартапов».

Новая технология подразумевает появление новых специальностей. Так, производители оборудования для печати рекомендуют предприятиям иметь в штате двух человек для непосредственной работы на 3D-принтере: оператора производства и рабочего, отвечающего за смеси.

Возможности для творчества

Если говорить непосредственно о технологии, то она включает в себя несколько этапов. Это создание компьютерной 3D-модели строительного объекта; перевод модели в цифровые данные; передача исполняемого кода на печатающую головку-экструдер; послойная экструзия строительной смеси в соответствии с заданной моделью; отвердевание материала до завершения формирования объекта. Необходимость армирования и его тип определяется на стадии проектирования при расчете прочности конструкции. Что касается специальных смесей для 3D-принтеров, то при строительстве обычно используются либо порошкообразные твердые частицы, либо жидкие или полужидкие материалы (полимеры, бетон и др.). Это позволяет создавать сложные формы и элементы, открывает почти безграничные возможности для полета дизайнерской и архитектурной мысли.

Архитектурное сообщество в целом хорошо воспринимает эту технологию, рассказывает архитектор, доцент учебно-научного центра «Архитектура и компьютерные технологии» МАРХИ Милан Стаменкович. Строго говоря, для проектирования «печатных» домов достаточно владеть обычными графическими редакторами. В частности, на оборудовании для печати российского производства 3D-модель для принтера можно создать в любом графическом редакторе, например, в ArchiCAD, AutoCAD, Компас-3D. На принтер уже предустановлено лицензионное ПО для перевода трехмерной модели в код для работы. Однако архитектору-проектировщику желательно все же овладеть навыками и умениями для работы в этой области.

«По большому счету, речь идет о приближении архитектора к производственному процессу, — продолжает Милан Стаменкович. — По моему мнению, в технических и строительных вузах, например, МГСУ, в будущем должны появиться такие новые специальности, как оператор или инженер по работе с 3D-печатью». Правда, образовательный процесс в вузах довольно консервативен, и поэтому дело продвижения технологии берут на себя сами производители. Некоторые из них уже предлагают специальные программы обучения по проектированию под строительную 3D-печать.

Справочно:

По прогнозам, к 2023 году рынок строительного принтинга вырастет до 1,5 млрд долларов в год. В некоторых странах уже приняты государственные программы по внедрению строительной 3D-печати.