3D-технологии помогут создавать бионический стиль фасадов

3D-технологии помогут создавать бионический стиль фасадов

3D-технологии помогут создавать бионический стиль фасадов
С каждым годом 3D-печать становится все более массовой. Превращение цифровых файлов в физические объекты с помощью 3D-принтеров уже получило широкое распространение в самых разных областях, например, в таких, как инженерия, право, экономика, бизнес, искусство. Не обошла стороной эта технология и строительство. Член правления Фасадного союза, технический директор компании «ЗИАС» Дмитрий КАРНАКОВ рассказал «Стройгазете», как технологии пространственной печати помогают архитекторам создавать проекты в стиле, основанном на принципах бионики.

Уже в ближайшее время однотипные дома-коробки и скучная архитектура могут остаться в прошлом. Теперь благодаря технологиям 3D-печати строители могут воплощать в жизнь самые смелые архитектурные решения.

Традиционные технологии, предполагающие механическую обработку детали, основаны на удалении лишнего материала из заготовки. При этом в некоторых отраслях производственные отходы могли составлять до 80%.

Но в начале 1980-х начали развиваться новые методы производства, которые предусматривали изготовление изделия послойным методом по трехмерной модели. Такие технологии имеют ряд преимуществ, прежде всего значительное сокращение количества материалов, необходимых для изготовления деталей. А это значит, что и себестоимость готового продукта будет ниже. В то же время повышается вариативность и индивидуализация изделий. Для изготовления разных вариантов изделия, когда в сжатые сроки нужно представить несколько вариантов, достаточно внести небольшие изменения в исходную 3D-модель — это очень удобно.

Безусловно, технологии трехмерной печати будут все шире применяться в производстве навесных фасадных систем и позволят изготавливать декоративные панели практически любых форм в соответствии с любыми самыми смелыми фантазиями архитекторов. Такие панели заметно обогащают внешний облик здания за счет неповторяющейся структуры бионической архитектуры.

Одним из ярких примеров применения этой технологии стало здание госпиталя в Мехико, облицованное по технологии Double Skin. Здесь оболочка из модулей выполняет не только декоративные, но и защитные функции. Концепция и технология разработана в немецком архитектурном бюро Elegant Embellishments.

Отвечая запросам времени, российская компания «ЗИАС» разработала уникальные 3D-принтеры, которые не имеют аналогов в нашей стране. На сегодняшний день «ЗИАС» имеет две технологические площадки для производства 3D-принтеров. Одна расположена в Новоалтайске, вторая в Санкт-Петербурге. Производственная площадь сборочных цехов составляет более 1,5 тыс. кв. метров. На предприятии задействовано 80 человек, причем половина из них — инженерно-конструкторский состав.

Питерская производственная площадка была создана относительно недавно и именно там планируется размещение основного производства, а также аккумулирование инженерного состава. В рамках этого технологического пространства планируется совершенствование уже существующих изделий, а также освоение новых технологий.

«Уникальность наших продуктов в том, что производство локализовано в России, а вся технологическая цепочка состоит на 90% из российских комплектующих, — указал член правления Фасадного союза, технический директор компании «ЗИАС» Дмитрий Карнаков. — Что же касается технологии, то ее основное преимущество в том, что на наших принтерах изготавливаются не сами детали, а оснастка для их производства (в основном, методом литья). Поэтому характеристики получаемых изделий остаются точно такими же, как если бы они производились традиционным способом. То есть не требуется каких-либо дополнительных сертификаций при переходе от традиционного способа производства к методу изготовления через формы, напечатанные на 3D-принтере».

По его словам, технология 3D-печати позволяет изготавливать такие литейные формы, которые стандартными методами невозможно произвести, — с любыми конфигурациями и внутренними полостями любой степени сложности.

Технократическое развитие последних десятилетий давно подчинило себе образ жизни человека. Развитие цивилизации привело к тому, что человечество постепенно вышло из своей экологической ниши обитания. Фактически люди из кирпича, стекла, бетона и пластика создали искусственную среду обитания. Этим объясняется высокая потребность человека в естественной, природной гармонии. Наиболее вероятным способом возврата человечества «в лоно природы», восстановления равновесия между двумя мирами является развитие современной бионики.

Архитектурная бионика — это инновационный стиль, воплощающий лучшие «находки» природы: рельефы, контуры, принципы формообразования и взаимодействия с окружающим миром.

Важным шагом внедрения бионической архитектуры стало использование систем параметрического проектирования, которые позволяют проектировать сложные по форме здания, при этом используя набор унифицированных стержневых и узловых элементов.

Все начинается с идеи архитектора, которую он воплощает в виде трехмерных моделей на компьютере. Простейшую структуру можно создать из неизменяемых ячеек в форме многогранников: куба, тетраэдра и др. Параметрическое проектирование предполагает создание пластичного объема будущего здания из структурных элементов или пространственных паттернов. Далее модель обрабатывается конструкторами и создается оснастка для литья формы. Фасады бионических форм изготавливаются методом литья в напечатанные на 3D-принтере формы.

«Оснастка печатается на 3D-принтере и, в принципе, не имеет ограничений ни по форме, ни по сложности конечного изделия. Отлитая форма монтируется на фасадные конструкции, позволяющие крепить крупноформатную облицовку. Как правило, конструкция облицовки является самонесущей и не требует дополнительного внутреннего каркаса. Такие панели в большинстве случаев несут декоративную функцию, что не требует их отдельной сертификации как новой конструкции и получения технических свидетельств», — рассказал Дмитрий Карнаков.

Эксперт отметил, что под бионической архитектурой следует понимать не только применение в строительстве природных материалов, но и заимствование природных форм, подчинение естественному рельефу среды и климатическим условиям. Здания имеют динамичные и неправильные очертания, создающие впечатление отдельного организма со своими функциями и развитием, как любое растение или живой организм.

«Архитектура бионических фасадов стремится найти отражение в моделях живой природы. Известны паттерны в виде мыльных пузырей, гидрологических сосудистых систем, протеиновых складок, клеточных автоматов, точек притяжения, силовых полей, муаров, фракталов, атомных и молекулярных структур, тканей, вирусов и микроорганизмов, различных гибридов и их производных. Основное место при проектировании пространственных паттернов при этом отводится архитектурной геометрии и теории композиции, основанных на таких понятиях, как гармония, ритм, метр, цвет, фактура, с поправкой на нелинейную природу объектов», — добавил Дмитрий Карнаков.
Технология использования 3D-печати для бионических фасадов как раз возникла в ответ на появившейся в последнее время спрос на такие конструкции. Как правило, архитекторы продолжают искать новые формы и новые фактуры для вдохновения.

«Предоставив эту технологию сейчас, мы как бы говорим им: «Вдохновляйтесь и творите, все остальное мы берем на себя». Главная задача для нас — убрать все технологические рамки», — добавил Дмитрий Карнаков.

Вдохновение — это прекрасно, но остается вопрос цены: насколько высокотехнологичный бионический фасад дороже стандартных решений? Выгодно ли это в современных реалиях? Эксперты считают, что при ответе на это вопрос важно понимать, что с чем сравнивать. «Если говорить, дешевле ли плоская стена из керамогранита по сравнению со стеной с декоративным фасадом, то ответ однозначный, нет, не дешевле. Но если посмотреть на этот вопрос по-другому: можем ли мы сделать те вещи, которые предполагает бионический фасад, традиционным способом? Может, и можем, но стоимость таких решений будет несоизмеримо выше. Использование технологий, предлагаемых компанией ЗИАС, позволяет использовать компромиссное по стоимости, но бескомпромиссное по технологии решение, позволяющее воплотить именно то, что задумал архитектор, именно в том виде и именно с тем материалом», — отметил Дмитрий Карнаков.

В данном случае ответ очевиден. Если цена является основным фактором внешнего вида, то такое решение, скорее всего, не подойдет. Если же внешний вид, дизайн и архитектура важнее, то наши решения позволят их сделать самым экономичным способом.

При этом из процесса проектирования бионических фасадов максимально убраны рутинные процессы, оставляя больше возможностей для творческого подхода.
Как правило, панели бионических фасадов — крупноформатные, поэтому в решениях «ЗИАС» для крепления подобного вида облицовки разработаны технические решения позиционных кронштейнов ZIAS Heavy. Такое решение позволяет монтировать большеформатные облицовки с опиранием только по угловым точкам с возможностью регулировки монтажа по всем трем осям после установки панели. Это значительно ускоряет и упрощает монтаж фасадной облицовки в целом, а также максимально исключает влияние человеческого фактора на качество монтажных работ.

«В ближайших планах изготовление принтеров большей вместимости, позволяющих печатать более объемные формы. Следующим шагом к развитию темы с бионическим фасадом будет разработка топологически оптимизированных конструктивных деталей, которые позволяют не только создать привлекательный внешний вид сложной геометрии, но и сократить вес самих деталей в три раза без потери несущей способности», — резюмировал технический директор компании Дмитрий Карнаков.