Восхождение 3D-печатных домов: Исследование строительства с помощью 3D-печати

3D-печать - это способ создания конструкций из трехмерных компьютерных моделей, как правило, послойно. Этот процесс имеет свои преимущества, о которых и пойдет речь в данной статье. Также будут затронуты такие темы, как использование 3D-печати для строительства в реальных условиях и связанные с этим проблемы. А также о том, каким видится будущее этого революционного метода.

Что такое 3D-печать в строительстве?

Под 3D-печатью в строительстве понимается использование 3D-принтеров для послойного возведения конструкций с использованием автоматизированное проектирование (CAD) модели. Этот процесс может использоваться для создания целых зданий с нуля, а также компонентов мостов и других конструкций.

Процесс строительства с помощью 3D-печати зачастую проще традиционных методов, поскольку требует меньшего количества этапов и работников. Помимо удобства, 3D-печать позволяет создавать сложные конструктивные формы и конструкции, которые было бы сложно изготовить традиционным способом.

История 3D-печати в строительстве

История 3D-печати в строительстве начинается с 2010 года, когда инженер-строитель по имени Энрико Дини создал то, что сегодня считается первой 3D-печатной конструкцией. С тех пор технология 3D-печати стала более доступной и недорогой, чем когда-либо, особенно благодаря снижению стоимости 3D-принтеров.

Размер строительного рынка 3D-печати

По данным отчет компании Allied Market ResearchПо прогнозам, к 2031 году объем строительного рынка 3D-печати достигнет 750,8 млрд. долл. США при среднегодовом темпе роста 87,3% в период с 2022 по 2023 год. Такое быстрое развитие будет обусловлено растущим спросом на экономичные и экологичные строительные решения, а также благоприятными государственная политика в нескольких странах.

Виды 3D-печати в строительстве

Строительные 3D-принтеры - это гигантские машины, обладающие множеством функций и различных рабочих механизмов. Сегодня в строительстве используется множество технологий 3D-печати, включая экструзию, сварку и порошковое скрепление.

Экструзионная 3D-печать

3D-печать здания или другой конструкции методом экструзии предполагает использование роботизированного сопла для выдавливания и нанесения слоев материала в соответствии с компьютерной моделью. Этот метод может использоваться для создания как больших, так и малых конструкций.

Сварка 3D-печать

Аддитивная сварка 3D-печати основана на использовании лазерного луча для расплавления и сплавления металлические порошки для создания конструкций. Этот метод 3D-печати может быть полезен при создании сложных конструкций, требующих повышенной прочности и других требований.

3D-печать с использованием порошковых связующих

3D-печать с применением порошкового скрепления предполагает использование жидких клеев для скрепления порошков между собой. Принтер наносит слой клея на порошок, а затем печатает сверху другой слой порошка, скрепляя их между собой.

Строительные материалы для 3D-печати

Тип материалов, используемых в строительной 3D-печати, зависит от типа используемого принтера, а также от желаемых свойств конструкции. К числу распространенных материалов относятся бетон, порошки металлов, глина и композиты.

3D-печать бетона

Многие строительные компании, занимающиеся 3D-печатью, используют бетон для строительства своих сооружений, поскольку он прочен и долговечен. Он часто используется для создания стен и других элементов конструкций, например мостов, как правило, методом экструзии на 3D-принтерах.

Металлический порошок для 3D-печати

Металлические порошки используются в сварочной 3D-печати для создания таких компонентов, как балки и колонны. Эти материалы бывают в виде различных сплавов, включая алюминий, сталь и титан. Металлические порошки могут быть расплавлены лазерным лучом для создания прочных и долговечных конструкций.

Материалы для 3D-печати из глины

Глина - еще один из популярных материалов, используемых в 3D-печати. Она теплоизоляционна, недорога и легко поддается формовке в сложные формы. Глина обычно используется не сама по себе, а со связующим материалом для обеспечения ее структурной целостности или прочности.

Композит для 3D-печати

Композитные материалы для 3D-печати - это сочетание различных материалов, таких как металлы и пластмассы, для создания единого материала с более высокими характеристиками. соотношение прочности и веса. Этот тип 3D-печати может использоваться для создания таких компонентов, как структурные панели или каркасы для зданий.

Примеры применения 3D-печати в строительстве

Применение 3D-печати в строительстве позволило быстрее и эффективнее возводить сложные масштабные сооружения. Вот несколько примеров использования 3D-печати в строительстве.

Дома

3D-печать произвела революцию в строительстве домов, позволив возводить их быстро и эффективно. 3D-печатные дома могут иметь любой дизайн - от традиционного до современного. Они также строятся из различных материалов, включая бетон и металл.

Офис

3D-печать также используется для строительства офисов и других коммерческих сооружений. Напечатанное на 3D-принтере офисное здание может быть быстро построено, что сокращает время и стоимость строительства. Кроме того, они могут быть спроектированы из различных материалов, что обеспечивает их гибкость для удовлетворения различных потребностей.

Мосты

3D-печать также используется при строительстве мостов. Мосты, напечатанные с помощью 3D-печати, могут быть построены быстрее и экономичнее, чем традиционные методы, что делает их идеальным решением для удаленных объектов.

Архитектурная модель

3D-печать также используется при создании архитектурных моделей для визуализации, планирования и проектирования зданий. 3D-печать архитектурных моделей позволяет получить более точные результаты, чем традиционные методы, и быстро изготовить их с помощью всего лишь STL-файл.

Преимущества и недостатки 3D-печати в строительстве

Как и у любой другой технологии, у использования 3D-печати в строительстве есть как преимущества, так и недостатки. Они рассмотрены ниже.

Преимущества 3D-печати в строительстве

3D-печать имеет множество преимуществ для строительства, как в небольших, так и в крупномасштабных проектах. К ним относятся:

• Снижение затрат - Благодаря отсутствию необходимости в традиционных трудозатратах и материалах 3D-печать позволяет снизить стоимость строительства.
• Повышенная точность - Строительные компании, занимающиеся 3D-печатью, имеют больший контроль над проектированием конструкций и более точные измерения.
• Более безопасное строительство - При меньшем количестве людей на объекте 3D-печать может обеспечить более безопасные условия труда. Использование роботов также означает меньшее количество человеческих ошибок.

Недостатки 3D-печати в строительстве

Несмотря на преимущества 3D-печати в строительстве, есть и недостатки, которые стоит учитывать, собираясь использовать эту технологию. К ним относятся:

• Ограниченные материалы - В настоящее время для 3D-печати в строительстве можно использовать только определенные материалы;
• Ограничения по размеру - 3D-печать ограничена в размерах и позволяет изготавливать детали только определенной длины, ширины и высоты.

3D-печать в строительстве будущего

Использование 3D-печати в строительстве пока еще относительно ново, и, скорее всего, в будущем оно станет еще более популярным. По мере развития технологий 3D-печать позволит строителям создавать все более сложные конструкции с большей точностью и меньшими затратами.

Кроме того, 3D-печать позволяет сократить количество отходов и трудозатрат, что делает ее привлекательной для строителей и разработчиков. По мере того как технология будет совершенствоваться с точки зрения стоимости и доступности, она, вероятно, станет неотъемлемой частью строительная отрасль.

В целом будущее 3D-печати в строительстве весьма многообещающе, поскольку эта технология может предложить более быстрые, эффективные и менее затратные строительные решения.

Заключение

Строительная технология 3D-печати - это привлекательный способ быстрого и точного возведения конструкций. Несмотря на некоторые недостатки, такие как ограниченный выбор материалов, 3D-печать имеет множество преимуществ, которые делают ее отличным вариантом для строителей и разработчиков. К ним относятся снижение затрат, повышение эффективности и точности.