XIII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2021

В данной статье рассматривается технология 3D печати, рассмотрено применение 3D печати в области строительства, рассмотрен принцип работы строительных 3D-принтеров, выделены и определены преимущества и недостатки развития технологии.

Ключевые слова: 3D принтер, 3D печать,3D строительство.

This article discusses 3D printing technology, we considered the use of 3D printing in the field of construction, the principle of operation of the construction of 3D printers, defined and identified the advantages and disadvantages of technology.

Keywords: 3D printer, 3D printing, 3D construction.

Мы живем в невероятное время – в годы, когда инновации в технологиях происходят на наших глазах, и то, что еще вчера казалось сказкой, сегодня уже является реальностью.

Развитие и внедрение инноваций имеют неоднозначный характер и означают, что мы пока не имеем представления, как в дальнейшем будут развиваться эти технологии. Условие их сложности и взаимодействия по всем факторам предполагает ответственность всего мира за их работу.

Общество должно иметь представление о том, как информационные технологии и инновации меняют и могут изменить нашу жизнь. Также информационные преобразуют экономическую, социальную, культурную и гуманитарную среду нашего обитания.

Термин 3D появился в нашей жизни за последние десятилетия и прочно закрепился в ней. Сначала люди ассоциировали его с фотографиями или фильмами, но теперь 3D печать используется постоянно и активно.

3D печать – это процесс создания физического объекта посредством его послойной печати с цифрового 3D-рисунка или модели. Эта технология имеет широкий спектр применений, от масштабных (ветровые установки) до самых малых (медицинские импланты). Сегодня ее использование ограничено машинной, космической и медицинской отраслями.

Главное отличие 3D принтера от любого другого промышленного робота в способе создания продукции. В частности, строительный 3D принтер имеет сопло или экструдер и выдавливает из него быстротвердеющую рабочую смесь. Поверхность, на которой создается объемное изделие, называется рабочей зоной и имеет размеры, задаваемые величиной хода сопла. Причем опалубки не требуется. То есть, строительная машина объемной печати декларируется как самодостаточный механизм, способный, при подключении электроэнергии, буквально на голом месте создать готовое здание.

Использование 3D принтеров в строительстве началось с изготовления изделий различных форм. Но конструкция аппарата не обладала необходимыми требованиями для возведения целого здания. Поэтому со временем конструкция 3D принтера была усовершенствована, и стали создаваться действительно поражающие аппараты. Примером может являться 3D-принтер WinSun от шанхайской компании Shanghai WinSun Decoration Design Engineering Co. Аппарат длинной 150 метров и шириной 10 метров был способен напечатать дом высотой до 6 метров. С его помощью возможно возведение небольших, простых по конструкции одноэтажных зданий. Полученные сооружения обходились на 50% дешевле по сравнению с обычными методами строительства.

Рис.1. Внешний вид 3d-принтера

Принцип работы строительных 3D-принтеров заключается в экструзии — или выдавливании — специальной смеси, слой за слоем, по заданной трехмерной компьютерной модели.

Заранее подготовленная смесь, состоящая из цемента, наполнителя, пластификатора и других добавок, загружается в бункер устройства и оттуда подается к головке принтера. Смесь наносится на поверхность площадки или предыдущие напечатанные слои.

По такому принципу работает большинство строительных 3D-принтеров. Среди них различают три типа устройств:

Портальные 3D-принтеры представляют собой конструкцию из рамы, трех порталов и печатающей головки. С помощью таких устройств можно печатать здания и по частям, и целиком — если они умещаются под аркой принтера.

Устройства типа «дельта» не зависят от трехмерных направляющих и могут печатать более сложные фигуры. Здесь печатающая головка подвешивается на рычагах, которые крепятся к вертикальным направляющим.

Наконец, роботизированные принтеры — это робот или группа роботов типа промышленного манипулятора, оснащенных экструдерами и управляемых компьютером.

Технология 3D-печати в строительстве, несомненно, является инновационной и весьма перспективной. Но стоит отметить некоторые минусы этой технологии:

Отсутствие нормативной и законодательной базы для строительства зданий с помощью 3D-принтера ограничивает его применение для массовой застройки, поэтому крупные строительные компании не приобретают строительные принтеры [2].

Поэтому на данный момент 3D-принтер применяется для строительства малоэтажного и малогабаритного индивидуального строительства, а также для архитектурных макетов.

Высокая стоимость 3D-принтера и необходимого оборудования

Для строительства с помощью 3D-принтера необходимо ровная площадка, а также непрерывный контроль для обеспечения высокой точности печати.

Так как размеры принтера не безграничны, следовательно размеры строящихся зданий также ограничены.

Требования к составу бетонной смеси достаточно высокие, так как конструкция стены должна соответствовать условиям прочности и жесткости.

Несмотря на недостатки, использование 3D-технологий в строительстве имеет также и преимущества:

печать сложной внутренней структуры

малое количество отходов производства

низкая стоимость 3D-принтеров

доступность материалов

относительная простота в использовании.

относительно невысокая стоимость зданий и сооружений;

минимизация использования ручного труда;

повышение безопасности труда рабочих.

Кроме того, ученые уже работают над технологией 4D, которая создаст новейшие технологии продуктов, способных реагировать на изменения окружающей среды, включая температуру и влажность. Эта технология может использоваться в производстве одежды и обуви посуды, также медицинских продуктов, например имплантов, способных адаптироваться к организму человека.

Увлечение 3D-технологией подобно лихорадке захватывает мир. С каждым годом появляется все больше новых моделей, расширяется область применения этой техники. Трехмерная печать стала активно использоваться во всех отраслях промышленности. Наверное, совсем скоро наличием в доме 3D-принтера никого не удивишь. Это устройство, как обычный холодильник или телевизор, станет доступным и необходимым.

3D-печать очень стремительно врывается в различные сферы нашей жизни. Трёхмерные принтеры становятся всё доступнее, и находят всё более новые и новые применения.

Список использованных источников

История 3D-печати [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://3dmf.ru/wiki/istoriya-3d-pechati.html

Петренева О.В., Пикулева В.О., Юшманов А.В. Проблемы внедрения инновационных технологий и материалов в строительстве // Строительство и архитектура. Опыт и современные технологии. – 2015. – No 5-2.

Кулебякин А.А. Новые технологии. Развитие 3D-печати: перспективы и последствия // Молодеж. науч.-техн. вестник. – 2015. – No 3. – С. 48.

Технологии 3D-печати [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.ixbt.com/printer/3d/3d_tech.shtml

Обзор актуальных материалов для 3D-печати [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://3dtoday.ru/blogs/top3dshop/overview-of-relevant-materials-for-3d-printing/

Плюсы и минусы применения 3D-принтера [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://top3dshop.ru/blog/3D-printers-pro-e-contra-review.html

Код для цитирования: Скопировать