XXI век привнёс в наш лексикон множество выражений, которые звучали бы дико в веке XX. «Позвони мне, я буду в лесу». «Сфотографируй на телефон». «Скачай, вечером посмотрим». Но за последние несколько лет дорогу в язык проложила ещё одна, совсем уж сумасшедшая фраза. «Напечатать дом». Как вам?

Сказать, впрочем, что технология, подразумеваемая здесь, нова, будет неправдой. Эксперименты по так называемому послойному выращиванию объектов — с недавнего времени называемого 3D-печатью — в строительстве ведутся чуть ли не полвека. Ведутся с переменным успехом. Говорят, для внутренних нужд промышленности строительная 3D-печать уже применяется. Но вот за пределы цехов она только начинает выходить: то там, то сям слышны истории о напечатанных одноэтажных домиках, а то и многоэтажных офисных гигантах: Китай, Дубаи...

И тем большую гордость испытываешь, когда узнаёшь, что российские энтузиасты строительной 3D-печати обошли заграничных конкурентов. Отечественная компания Apis Cor смогла сказать новое слово в развитии этой технологии: ею разработан уникальный 3D-принтер для печати домов, фактически не имеющий ограничений по размеру возводимых объектов! Не стану, впрочем, утверждать, что идея не приходила в голову больше никому, но то что её ещё никогда не доводили до стадии готового продукта — без сомнения.

Впрочем, я тороплюсь. Давайте притормозим и сделаем экскурс в увлекательный мир 3D-печати. Рядовой потребитель познакомился с этой технологией в последние пять лет, благодаря настольным 3D-принтерам — позволяющим создавать «из ничего» объекты самой причудливой формы. Представьте себе коробку размером с аквариум. Внутри неё — перемещающаяся по трём осям (отсюда и «3D» в названии) печатающая головка: по сути, автоматическая пипетка, дозированно (каплями или тонкими нитями) выдающая жидкий, но быстро застывающий рабочий материал. В качестве последнего в бытовой 3D-печати обычно используется пластик, размягчающийся при высокой температуре.

Популярный настольный 3D-принтер и напечатанные на нём предметы.
Печатающая головка, управляемая компьютером, сначала проходит самый нижний слой, оставляя капли там, где требуется. Потом поднимается на доли миллиметра и печатает слой номер два: первый к этому моменту уже затвердел, поэтому он выдержит вес следующих слоёв. Процесс небыстрый — на печать объекта в десять сантиметров в поперечнике требуются часы — зато получить таким образом можно любые предметы: от игрушек до пригодных в быту мелочей (крючков для одежды, мелких запчастей для бытовой техники и автомобиля, учебных принадлежностей и т.п.).

Термопластик, к сожалению, не отличается прочностью: помимо непереносимости высоких температур, он хрупкий. Но ведутся успешные опыты с другими материалами: например, нейлоном (из которого можно печатать настоящую обувь), металлами (металлическая пыль спекается или склеивается, позволяя изготавливать работающие электрические схемы), даже кулинарными смесями (из теста можно печатать макароны и пироги).

Однако когда речь заходит о строительстве, вариант только один: бетон! Который, к счастью, в исходной форме жидкий — так что подобрав правильную консистенцию цементной смеси и увеличив принтер до размеров дома, можно попробовать напечатать целый дом. Вот где внесла свою лепту Apis Cor. Вместо повторения настольной конструкции принтера — в виде «коробки», габариты которой ограничивают размер печатаемых изделий — был сконструирован 3D-принтер в виде башенного крана, с печатающей головкой, укреплённой на конце стрелы. Ход стрелы составляет 6,5 метров в любую сторону, а по вертикали она способна подниматься больше чем на 3 метра — и таким образом становится возможным напечатать объект площадью в 132 квадратных метра.

Работает 3D-принтер Apis Cor.
Конечно, дом — объект намного более сложный, нежели настольные игрушки, и требования к качеству печати тоже выше. Поэтому печатают его в несколько этапов. Первое, что делает 3D-принтер, после установки на выровненную площадку, это печатает опалубку фундамента. Её необходимо залить тяжёлым бетоном, обладающим высокими прочностными характеристиками — тогда как для самой опалубки и стен применяется смесь на основе цемента, идентичная по характеристикам бетону M250 (сравнительно лёгкому и потому менее прочному).

Затем приступают к печати стен. Стена не сплошная, внутри неё оставляется пустое пространство с напечатанной волнообразной или в виде сот перегородкой для жёсткости. Кроме того, прямо в процессе печати рабочие укладывают на готовые слои арматуру. После того, как печать этажа завершена, пустоты засыпаются или заливаются теплоизолирующим материалом.

Первый слой печатаемой стены.
Оконные проёмы сверху накрываются железобетонным перекрытием, по которому печать продолжается — и установить такое перекрытие можно даже не останавливая процесс. Наконец, кровля укладывается вручную: из полимерной мембраны, если этаж один, либо из железобетонной плиты, если будет два этажа и более.

Вот и всё, дом вчерне готов! Осталось протянуть коммуникации, вставить окна и провести чистовую отделку. Чтобы продемонстрировать, что всё это не фантазии. Apis Cor напечатала демонстрационный коттедж: самый настоящий жилой домик в один этаж площадью 38 кв. м., затратив на печать всего сутки! Себестоимость, уже с чистовой отделкой, составила порядка 16 тысяч рублей за квадратный метр — и могла бы быть на четверть меньше, если бы форма дома была попроще.



Такой он, напечатанный дом!
Достоинств у технологии печати домов столько, что недостатки на их фоне просто теряются. И всё-таки они есть. Скажем, для печати используется только цементная смесь (по рецепту изготовляемая на любом заводе сухих смесей), аналогичная по характеристикам лёгким бетонам. Для возведения многоэтажных зданий она не подходит, но два-три этажа выдержит легко, что делает 3D-принтер пригодным для малоэтажного строительства, так популярного сейчас в крупных городах.

Другое ограничение — по погоде: нельзя печатать в дождь (размывает рабочую смесь) и при температуре ниже +5ºС (смесь не успевает затвердеть). Однако обе проблемы легко обходятся, если над строительной площадкой возвести тент, внутри которого обеспечить нужный температурный режим. Так, кстати, и было сделано при печати демонстрационного коттеджа. В будущем, с применением новых рабочих смесей (в частности, с полимерными добавками), ограничение по температуре будет снято и зимой можно будет печатать прямо под открытым небом. Сам 3D-принтер уже сегодня выдерживает температуру до -35 градусов.

На этом недостатки заканчиваются и начинаются преимущества — а их у строительной 3D-печати перед традиционными методами стройки столько, что если сказать, что печать обеспечивает прорыв почти по каждому технологическому направлению, это не будет преувеличением.

Прежде всего — огромная экономия времени. Объект, возведение которого классическими методами (кирпич или газоблок) потребовало бы месяцев, здесь возводится за сутки. При этом минимизация количества ручных операций обеспечивает ещё и чрезвычайно высокую точность исполнения: погрешности при печати измеряются долями миллиметра, что позволяет, например, придать зданию самую замысловатую форму и знать, что она будет выдержана. В демонстрационном коттедже, упоминавшемся выше, по замыслу архитектора, кривизна одной из стен соответствует кривизне суперсовременного телевизора, на этой стене укреплённого!

Но самое замечательное, что строительная 3D-печать легко масштабируется. Желаете несколько этажей? Не проблема: укладывайте железобетонное межэтажное перекрытие, переносите принтер краном выше и печатайте новый этаж. Нужна площадь дома больше максимальных для одного принтера 131 «квадратов»? Установите рядом два или более 3D-принтеров так, чтобы их рабочие зоны соприкасались, синхронизируйте устройства между собой — и печатайте объекты хоть в тысячи квадратных метров!

Финансовая же выгода образуется из удаления из процесса строительства наиболее затратных операций. Скажем, исчезает необходимость транспортировки к месту стройки стройматериалов: нужно лишь доставить сухую смесь (грубо, втрое дешевле) и подвести воду с электричеством. Сами материалы стоят почти втрое дешевле. Наконец, нет нужды оплачивать работу бригады строителей на протяжении месяцев: 3D-принтер обслуживается парой человек и печатает дома по 100 «квадратов» за несколько суток, а спустя пару недель с начала строительства в дом уже можно въезжать.

Таким образом технически и экономически всё готово к началу печатно-строительного бума в России. И главная проблема теперь чисто психологическая: кто рискнёт стать первыми жильцами напечатанных домов?

P.S. Использованы графические работы Apis CorCreative Tools.

Продолжение темы читайте в статье «3D-печать начала ценовую революцию в строительстве?».

Если вам понравилась статья - порекомендуйте ее своим друзьям, знакомым или коллегам, имеющим отношение к муниципальной или государственной службе. Нам кажется, что им это будет и полезно, и приятно.
При перепечатке материалов обязательна ссылка на первоисточник.