Телеграмм

Ваш дом готов к печати. Продолжить?

3D-печать уже стала реальностью. ARCHiPEOPLE попытался разобраться, как она может быть использована в архитектуре и дизайне.

17.10.2013, 11:15 | Автор: Александра Самуилкина

Проект студии Emerging Objects

В середине 90-х годов архитекторы по всему миру впервые начали использовать персональные компьютеры для упрощения и ускорения процедуры проектирования. Возможность построения чертежей на компьютере стала первым шагом на пути к глобальной автоматизации процессов в этой сфере, и с тех пор технологии постоянно совершенствуются.

Однако, если сравнить проектирование и непосредственное строительство объектов, то в плане использования технологических процессов между ними пролегает целая пропасть, которая день ото дня становится только больше.

«Сейчас существует огромная разница между тем, как мы проектируем, и тем, как мы строим, – отмечает Саша Джокич, один из изобретателей строительного робота Mataerial. – Проектирование всё больше уходит в сторону автоматизации, а строительство, по сути, остаётся прежним. Если мы возьмём фотографии со стройки Empire State Building середины прошлого века и сравним их с тем, как осуществляется строительство в наше время, мы поймём, что в этой области время застыло. Безусловно, используются какие-то технологические нововведения, но их недостаточно для того, чтобы изменить всю парадигму строительства».

Архивное фото со строительства Empire State Building

Размышляя над этой проблемой, строительные компании и исследователи по всему миру всё чаще обращаются к технологии 3D-печати, которая должна, с большой долей вероятности, частично заменить человеческий фактор в строительстве уже в ближайшем будущем.

На данный момент наиболее перспективной технологией печати зданий и сооружений является Contour Crafting (контурное строительство). Она была изобретена ещё в начале столетия доктором Бехрохом Хошневисом (Behrokh Khoshnevis) из Южно-Калифорнийского университета. Способ предполагает использование огромного 3D-принтера, который устанавливается непосредственно над местом строительства дома. Такой принтер способен выполнять до 90% операций, связанных с возведением зданий.

Процесс «печати»

Процесс строительства с использованием Contour Crafting не будет полностью автономным и, как раньше, потребует наличия квалифицированных рабочих и большого количества строительной техники.

Подготовка к строительству начинается с выравнивания участка. Далее экскаватор вырывает ров для фундамента, и рабочие заливают его бетоном. Затем в работу вступает строительный принтер, который функционирует на специальных рельсах, препятствующих погружению в мягкую почву. С помощью крана машина устанавливается на место. Для того, чтобы достать до некоторой точки в трёхмерном пространстве, необходимо двигать устройство по трём осям – x,y,z. Первая ось (x) лежит вдоль рельсов. Ось у определяется высотой, на которую поднимается строительный принтер. В полностью поднятом состоянии печатная головка находится на высоте 6 метров, что соответствует двухэтажному дому. Последняя ось (z) задаётся поперечной балкой, на которой и крепится подвижная печатная головка.

Проекты студии Emerging Objects

Движением этой головки в трёхмерной пространстве управляет компьютер. Во время строительства в клапан, располагающийся на роботе, закачивается сверхбыстрозатвердевающий бетон. Этот материал застывает очень быстро, и, таким образом, каждый «напечатанный» слой служит опорой для последующего. Бетон выдавливается через наконечник, закреплённый на конструкции четырьмя осями вращения, что делает систему крайне подвижной. Печатная головка имеет три отверстия, это позволяет ей печатать различные конструкции. Она также может оставлять в стене выемки для труб и электропроводки, которыми дом оснащается на завершающей стадии.

После печати первого этажа требуется закрыть оконные проёмы. Для этой цели используются роботизированные руки, которые также устанавливают крышу. Металлическая крыша изготавливается отдельно и по структуре напоминает цепь. После того, как эту конструкцию разворачивают поверх первого этажа, начинается строительство второго. После установки крыши на втором этаже работа машины заканчивается и за отделку дома принимаются рабочие.

Потенциал

На данном этапе развития технологии 3D-печати планируется строить дома общей площадью до 230 м² не более чем за 20 часов. Форма здания, безусловно, может меняться по желанию заказчика. Применение технологии позволит отойти от традиционных форм зданий и создавать уникальные, недоступные ранее, дома неправильной формы, с изогнутыми контурами и линиями.

В дополнение к основному принтеру, в строительстве может также принимать участие строительный робот Mataerial – совместная разработка Саши Джокича и Петра Новикова – который позволяет печатать объекты в любом направлении, под любым углом вне зависимости от гладкости поверхности. Цвет объекта печати может быть каким угодно – имеется возможность смешивать краски для получения нужного оттенка. Кстати, изменять цвет можно прямо во время печати, создавая эффект градиента. Таким образом можно с лёгкостью печатать декоративные элементы, некоторые лёгкие конструкции, мебель.

Всё это, несомненно, открывает архитекторам и дизайнерам безграничное поле возможностей. Однако, разработчик технологии контурного строительства, Бехрох Хошневис, видит свою миссию прежде всего в том, чтобы создать действительно работающую технологию строительства, при помощи которой можно было бы обеспечить жильём бедные развивающиеся страны. 3D-печать будет также полезна для строительства домов в местностях, пострадавших от стихийных бедствий, как и во всех других случаях, когда требуется за короткое время обеспечить жильём большое количество людей.

Используемый материал также может быть усовершенствован. На сегодняшний день во всем мире бетон – наиболее часто используемый строительный материал. Будущее архитектуры сейчас видят в печати экологически чистых конструкций, состоящих из биоразлагаемых материалов. Такие конструкции обладают максимальной прочностью при минимальном весе. С развитием технологии Contour Crafting можно будет создавать необычные, невиданные до сих пор структуры.

Что мы имеем сегодня

Впрочем, при помощи этой технологии до сих пор не было построено ни одного полноценного здания. Самая большая в мире «напечатанная» конструкция – Radiolaria – составляет в высоту 3 метра. Она принадлежит компании D-Shape, специализирующейся на 3D-строительстве. В дальнейших планах основателя, Энрико Дини, стоит «печать» целого дома. В перспективе, заявляет он, строительство при помощи 3D-печати будет стоить в среднем на 30-50% меньше, чем традиционное.

Radiolaria - самая большая напечатанная конструкция

О своих грандиозных планах в августе этого года также заявила архитектурно-строительная студия Emerging Objects из Окленда, штат Калифорния. Они планируют «напечатать» комнату уже к концу 2013 года. После этого студия объединится с британской компанией FDM для 3D-печати целых зданий.

Проекты студии Emerging Objects

Учитывая темпы развития современной науки и техники, вполне возможно, что уже через пять-десять лет в строительстве наступит эра печатных домов. Во всяком случае, печать повседневных мелочей, спортивной обуви, шоколада и даже человеческих органов для пересадки уже не представляется нам чем-то невероятным. 3-D принтеры, тем временем, начинают потихоньку перемещаться из научных лабораторий в дома наиболее передовых граждан точно так же, как когда-то это происходило с компьютерами и мобильными телефонами.