Строительный принтер своими руками

Строительный принтер своими руками

Строительные 3D принтеры – устройства, использующие технологию экструдирования (выдавливания строительной смеси), предназначенные для печати как малых, так и крупных архитектурных форм (в зависимости от модели и характеристик). Небольшой бюджетный 3D принтер позволяет возводить с уникальным дизайном приусадебные постройки, элементы зданий, заборы садовую мебель из бетона с высокой точностью и низкой себестоимостью.

Спрос на технологию 3D печати домов стремительно возрастает, поскольку ее использование позволяет значительно сократить сроки строительных работ и снизить себестоимость возводимых конструкций в несколько раз. По мнению многих специалистов, будущее за использованием строительных 3D принтеров, поэтому это оборудование может стать хорошей основой успешного бизнеса уже сегодня.

Использование строительного 3D-принтера S-6044 для собственного бизнеса

Для печати дома целиком требуются дорогостоящие широкоформатные 3D принтеры, для контроля над работой которых требуются специальные навыки. Модель S-6044 – отличная альтернатива, позволяющая создавать отдельные части конструкций объемом до 12 куб. м., например, декоративных элементов, которые сложно создать вручную.

Принтер S-6044 целесообразно использовать для производства декоративной уличной мебели. Например, себестоимость изготовления лавочек с уникальным архитектурным дизайном составит около 1,5 тыс. рублей, при этом их розничная стоимость превышает 5 тыс. рублей. Производительность S-6044 позволяет изготавливать около 15 единиц уличной мебели в сутки (в зависимости от сложности конфигурации):

Для начала бизнеса потребуется:

  1. Покупка строительного 3D принтера. Стоимость модели S-6044 на данный момент составляет 960 тыс. рублей. Устройство может быть приобретено в лизинг.
  2. Помещение для установки и эксплуатации 3D принтера с наличием водопровода.
  3. Мешалка для приготовления строительной смеси.
  4. Расходные материалы (цемент, песок, вода, специальные добавки).
  5. Персонал (2 человека) для управления и обслуживания принтера.
  6. Работники, имеющие опыт в сфере архитектурного дизайна, умеющие работать с программами для 3D моделирования.
  7. Транспорт для доставки напечатанных элементов.

Модель недорогого строительного 3D-принтера АМТ S-6044

Для примера рассмотрим модель строительного принтера S-6044. Он предназначен для создания широкой номенклатуры малых архитектурных форм. Его используют для быстрого взведения небольших (до 13м 2 ) приусадебных построек, элементов зданий и создания изделий для благоустройства территорий, уличной мебели, железобетонных конструкций, заборов. Также модель применяется при строительстве больших объектов, производя составные части, которые впоследствии собираются как конструктор на строительной площадке.

Программное обеспечение для ЧПУ — ArtSoft Mach3:

«АМТ» S-6044 востребован на рынке, часто приобретается предпринимателями для создания или расширения строительного бизнеса.

  1. Высокие эксплуатационный ресурс и отказоустойчивость. Это профессиональное цеховое оборудование с гарантийным сроком использования 12 месяцев.
  2. Вариативность конструктивного исполнения: специальные креплений для установки на стены, устройства для приготовления рабочей смеси, питание от сетей 220 и 380 В.
  3. Простота управления, наличие компьютера и специализированного ПО в комплекте.
  4. Страна производитель – Россия. У начинающего предпринимателя не возникнет проблем с переводом руководства по эксплуатации, как в случае приобретения китайского оборудования.
  5. Использование распространенных строительных смесей на основе цементов М400 и М500. Поддержка смесей с фиброволокнами и минеральными добавками.
Наименование Описание и показатели
Назначение: Печать элементов зданий, малых форм до 12,6 м 2 .
Тип привода: Шаговые электродвигатели с цилиндрическими редукторами
Рабочая скорость: 9 м./мин.
Скорость позиционирования: 12 м./мин.
Точность позиционирования: 2 мм
Размер печатаемого слоя (в.ш.): 10 х 30 мм
Рабочая зона: 3,5Х3,6Х2,5 м.
Производительность в час: 0,6 куб.м.
Потребляемая мощность: 1,6 кВт
Масса: 870 кг

Несмотря на скромные показатели дистанций для рабочих зон при необходимости принтер можно модернизировать как показано на этом видео:

Используемые материалы для бетона в строительном 3D принтере

Основными материалами для строительства домов с использованием 3D принтеров являются бетон и пескобетон. Для облицовки могут применяться водостойкие виды гипса. Некоторые модели создают конструкции из смесей, в составе которых содержатся пластификаторы, фиброволокно, геополимеры.

Для получения более прочных конструкций выполняют армирование. Рабочие вручную устанавливают арматуру как горизонтально, так и вертикально. В последствии выполняется заливка пустот бетонной смесью.

В отличие от ручного строительства, экономия материалов может составлять до 50%.

Базовый принцип работы и особенности строительных 3D принтеров

Подобно другим 3D принтерам, строительные модели используют метод послойной печати. Они подают строительный материал из специальных сопел, постепенно реализуя конструкцию, которая была задана программой. Большинство современных устройств используют 3D модели, созданные в практически любой CAD-программе.

Печатаемая конструкция максимально соответствует 3D модели, на основе которой выполняется строительство. Любые недочеты и погрешности легко исправляются в процессе дальнейшей обработки. Строительные принтеры способны печатать пол, стены, перекрытия, элементы декора. Исключениями являются кровля, внутренняя и внешняя отделка, инженерные сети, которые выполняют вручную специалисты.

Читайте также:  Перечень типовых регламентных работ по техническому обслуживанию

Технология 3D печати домов показала наибольшую эффективность при возведении строений сложной архитектурной формы. 3D принтеры позволяют воплотить в жизнь даже самые необычные и сложные дизайнерские идеи.

Перспективы развития бизнеса по 3D-печати бетонных тонкостенных изделий

Базовые расчеты и сведения, полученные от предпринимателей, которые уже используют технологию в собственном бизнесе, позволяют оценить прибыльность использования строительного 3D принтера как бизнес идеи:

  1. Стоимость большого 3D принтера для строительства жилых одноэтажных домов – начинается от 20 000$ (в зависимости от модели).
  2. Скорость строительства с учетом отделки, прокладки инженерных сетей составляет 1- 3 месяца.
  3. Себестоимость строительства дома площадью 100 кв. м. в среднем составляет 3 000 долларов. Себестоимость готового дома (внешняя и внутренняя отделка, инженерные сети, меблировка) – от 8 000$ до 10 000$.
  4. Чистая прибыль за месяц – от 4 000$.
  5. Срок окупаемости бизнеса – 12-18 месяцев.

Строительство с использованием 3D принтеров – сфера, находящаяся в начальной стадии развития. Сложно предсказать, насколько прибыльным может оказаться такой вид бизнеса. Успех во многом будет зависеть от дизайнерских способностей, величины населенного пункта, востребованности продукции в выбранной нише и т. д. Очевидно, что строительные 3D принтеры будут совершенствоваться и повсеместно внедряться, поскольку они позволяют автоматизировать и ускорить процесс строительства, а также значительно снизить себестоимость построек. Однако пока неизвестно, смогут ли когда-либо эти устройства полностью заменить ручной труд, но первый шаг тенденции уже пройден.

Чем заменить строительный 3d принтер. Какую использовать бетонную смесь. Советы самоделкиным

В последнее время в средствах массовой информации все чаще можно встретить сведения о новых устройствах: 3d принтер и строительный 3d принтер. На небольших принтерах, стоимость которых начинается от 13 т.р., можно распечатать (изготовить) пластмассовое изделие размером 150/150/80 мм. При изготовлении изделия размером 200/200/180 мм потребуется принтер стоимостью уже 30 т.р.

Конечно было бы очень интересно на нем поработать и распечатать несколько декоративных фигурок для сада. Но их стоимость (даже уникальных) будет не сопоставима с теми, которые есть в продаже, причем значительно большими по размеру. В связи с высокой стоимостью такие принтеры сегодня у широких масс не пользуются большим спросом.

В основном их покупают и используют небольшие фирмы, изготавливающие на заказ пластмассовые детали или макеты.

Для работ в саду и изготовления малых архитектурных форм интереснее было применить строительный 3d принтер, у которого в качестве чернил используется пластичная бетонная смесь.

Стоимость 3d принтера

Такие принтеры изготавливаются во многих странах, в том числе и у нас. Продажу проводит фирма СПЕЦАВИА. Это оборудование стоит значительно дороже тех, что используют в качестве расходного материала пластмассу. Так самый небольшой строительный 3d принтер S-4063, подходящий для изготовления малых архитектурных форм площадью до 18 м2, стоит 8,5 т.$. Два других, используемых для строительства жилых домов S-6045 (до 120 м2) и S-1160 (до 280 м2) стоят соответственно 21 и 30 т.$.

Конечно для любителей и самоделкиных такой инструмент очень бы пригодился, но цены не подъемные и об этом пока можно только мечтать. Рынок 3d принтеров развивается очень быстро и будем надеяться, что в скором времени в продаже появится и небольшой более-менее недорогой строительный 3d принтер.

Для примера приведу несколько фотографий маленького замка, который построил Андрей Руденко, используя строительный 3d принтер. При строительстве он использовал готовую цементную смесь, марка которой указана на упаковке.

Цементные смеси для 3d принтера

Во многих странах, в том числе и у нас, разработаны и продаются аналогичные смеси. Обычно они запатентованы и имеют свои торговые названия. Так, например, в Нидерландах она называется CyBe MORTAR. Бетонная смесь застывает в течение нескольких минут. Материал экологически чистый и полностью подлежит вторичной переработке.

А нашим самоделкиным остается пока одно – подумать, как можно научиться применить для своих садовых работ по изготовлению декора, используя принцип работы 3d принтера с бетонными чернилами.

Как видно из предыдущих фотографий строительный объект создается слой за слоем и движение 3d принтера напоминает движение клеевого пистолета при выдавливании на поверхность клея или герметика.

Читайте также:  Экологически чистые материалы для строительства и ремонта

Нагревание бетонной смеси

Такой способ называется экструдивным. Небольшой 3d принтер, который использует пластик, имеет в своей головке еще и нагреватель. Он размягчает (расплавляет) твердый пластиковый стержень, подаваемый на печатающую головку принтера. Далее на поверхности изготавливаемой детали он прилипает к предыдущему слою и застывает. И так слой за слоем.

Нагревание можно использовать и при выдавливании бетонной смеси или нагревать током выдавленный бетон, в состав которого входит токопроводящий графитовый порошок. Это позволяет сократить время застывания (схватывания), но при этом снижаются характеристики прочности бетона. При температуре ниже 10 гр.С увеличивается время схватывания и стекание смеси с поверхности.

Но обычно используют добавки, ускоряющие твердение бетона. В продаже их огромное количество, но надо выбирать те, которые используются для торкрет-бетона. Это позволит избежать стекание нанесенного слоя, так как застывание бетона происходит за несколько минут. Качественные и безопасные ускорители твердения получают на основе бесщелочных неорганических соединений – сульфатов и гидроксидов алюминия.

Из импортных можно назвать такие, как MEYCOSA, Delvo Grete (BASF), Sigunit (Sika), Mapequick (Mapei), MCBauchemie,

из отечественных – Реламикс Торкрет (Полипласт), Центрамент Рапид 640 и 650 (Эм-Си Баухеми), Т-Хим (Химмодификатор). Диапазон использования добавки – 2-8% от веса цемента.

Также можно вместо обычного портландцемента применить глиноземистый цемент, который даже без добавок значительно быстрее застывает и позволяет получить более прочную конструкцию. При этом он значительно дороже: 1 кг стоит от 20 до 35 руб.

Про ускорители твердения бетона уже упоминалось в статьях по изготовлению ваз для цветов и фонтана (см. тут и тут). Но при этом такая высокая скорость застывания бетона была не нужна, поэтому и использовался обычный недорогой ускоритель.

Как уменьшить оплывание цементной смеси

Несомненно строительный 3d принтер предназначен для того, чтобы увеличить производительность работы, которая будет зависеть от скорости его печати, которая в свою очередь будет зависеть от скорости застывания бетона. Но нельзя бесконечно усиливать действие добавки-ускорителя, так как возникает опасность ухудшения качества изделия.

Для уменьшения оплывания можно уменьшить вес бетонной массы, вводя в смесь диатомитовые шарики, используя вместо кварцевого горный песок или молотый керамзит. Также можно уменьшить толщину наносимого слоя.

Для увеличения прочности бетона (как при изготовлении ваз) желательно использовать золу и произвести армирование смеси введением полиэфирной фибры, базальтового или стекловолокна. Для уменьшения потерь водной составляющей (поскольку изделие не изолируется от окружающей среды) необходимо в состав смеси вводить эфиры целлюлозы.

Подводя итог, можно сказать, что практически все эти ингредиенты использовались как входящие в состав пластичного бетона при лепке ваз в предыдущих работах.

Для самоделкиных будет наверное интересно попробовать другой способ, имитирующий работу 3d принтера. Это выдавливание бетонной смеси с помощью клеевого пистолета. Скорость и массовость здесь не нужна. Использовать формы и арматуру – это одно, а обойтись без них – совсем другое дело. Этот метод надо будет обязательно проверить в новых работах и рассказать, что из этого получилось.

Оборудование для 3D печати изменило представление о прототипировании и серийном производстве. Аддитивные технологии нашли своё применение в автомобилестроении, авиационной промышленности, изготовлении бытовой техники, одежды и даже выращивании искусственных органов. Сфера строительства не стала исключением – 3D принтеры успешно применяются в процессе возведения малоэтажных зданий.

Индустрия развивалась скачкообразно. Ни фотополимеризация, ни лазерное спекание, ни электронно-лучевая плавка не смогли доказать свою эффективность в области строительства. Но в 2014 году случился прорыв – частные компании, базирующиеся в США и Китае, почти одновременно начали работу над созданием оборудования, объединяющего в себе преимущества экструзии и метода многоструйного моделирования – так появились 3D принтеры для печати бетоном.

Первые образцы использовались для создания малогабаритных архитектурных форм. Современная техника строит жилые дома. Говорить о печати перекрытий в воздухе пока не приходится, а этажность зданий зависит от габаритов машины, – тем не менее, построить жилой дом с межкомнатными перегородками, дверными и оконными проемами, разводкой под прокладку инженерных коммуникаций можно за 24 часа!

Конструкция 3D принтера для строительных работ

Производители не придерживаются единой концепции в процессе сборки устройства для печати строительных элементов: оно может быть мобильным или стационарным, напоминать кран на гусеничном ходу, систему балок и шарниров, брандспойт с сервоприводами. Действительно важно лишь то, на какую высоту, и по какой траектории устройство способно укладывать строительный материал.

Читайте также:  Схема гвс с циркуляцией воды в системе

Передовые модели комплектуются дополнительной стрелой для обеспечения ускоренной подачи материала и электроподъемниками, чтобы печатать на готовом фундаменте. Толщина нанесения печатной смеси, конфигурация здания, создание многокамерных стен, автоматическое смешивание ингредиентов и подача в экструдер – все детали печати вносятся с помощью специального ПО, а подготовка занимает не дольше 30 минут.

Материалы для 3D строительства

Для возведения прочных, износоустойчивых несущих конструкций используются бетонные смеси с добавками. Наиболее востребованы на рынке следующие «чернила»:

  • чистый бетон;
  • пескобетон;
  • водостойкий гипс – для облицовочных работ;
  • смесь со стеклянным волокном – для печати объемных элементов;
  • с геополимерами из промышленных отходов – для хрупких конструкций;
  • смесь с фиброволоконом – для создания частей продолговатой формы;
  • противоморозная смесь – для работы при отрицательных температурах;
  • с пластификатором – для воссоздания ровной поверхности;
  • с добавлением диатомитовых шариков – для шероховатости;
  • модифицированный гипс – для декоративной печати.

Технология строительства с применением трехмерной печати

Бетон наносится слоями. Чтобы прочность конструкции соответствовала проектным задачам, используется вертикальное и горизонтальное армирование. Горизонтальный армопояс устанавливается между слоями, вертикальный – после затвердевания состава. Арматура фиксируется и заливается бетоном. Существуют принтеры, которые вначале распыляют полеуретан, формируя «камеру», а затем заливают бетон внутрь.

Большинство моделей предназначено для эксплуатации в закрытом помещении. У цехового оборудования есть весомый недостаток – напечатанные элементы надо транспортировать на стройплощадку. Мобильные устройства могут использоваться прямо на строительном участке для печати по фундаменту. Чтобы сохранить характеристики состава сооружается защитный колпак над объектом, в смесь добавляются присадки. Расходы материалов снижаются на 30-70% в сравнении с классической технологией.

Примеры современных 3D «билдеров»

Пионер отрасли – китайская компания WinSun Decoration Design Engineering. Её детище – стационарное устройство длинной 150 метров. Принтер WinSun работает с объектами высотой до шести метров. Для приготовления строительной смеси используются сталь, стекло, бетон, строительный мусор и цемент.

В сравнении с традиционными методами строительства, китайское устройство возводит аналогичное по габаритам и планировке здание на 50% быстрее. Основные статьи экономии: трудозатраты (до 80%) и расход материалов (до 60%). Примеры работы:

В США ведущие позиции занимает Apis Corp. – использует аппарат для аддитивной печати. В отличие от предшественника, выглядит как компактный кран, который выстраивает здание вокруг себя.

Печатает смесью на основе бетона. После завершения работ устройство разбирается либо извлекается с помощью грузоподъемного оборудования.

Производитель утверждает, что его разработка экономит до 70%. Испытания показали, что себестоимость создания квадратного метра – 220$. 3D принтер Apis Corp. в работе:

Как используются машины для печати бетоном

В ОАЭ строится город, предназначенный для тренировки космонавтов в условиях, приближенных к реальности. Перед тем, как будущие колонизаторы отправятся осваивать Марс, им предстоит построить колонию на Земле. Проект называется Mars Science City. Стены хозяйственных построек возведут из песка с помощью 3D принтера.

Тем временем, NASA совместно с армией США и компанией Caterpillar работают над технологией быстрого возведения экспедиционных конструкций из подготовленной смеси и случайных подручных материалов для строительства казарм, баррикад, барьеров, мостов, заградительных препятствий, барьеров.

В Амстердаме (Нидерланды) установили первый в мире железобетонный мост, сделанный с помощью объемной печати. Мост длиной 8 метров состоит из 800 слоев армированного бетона, способен выдержать вес 40 большегрузов.

Аналогичный проект воплотили в жизнь в Испании. Мост сделан из железобетона. Длина конструкции – 12 метров. Инженеры работали над проектом 15 лет.

В Голландии также напечатали оригинальные зоны отдыха для обустройства общественного пространства. Проект получил название Urban Cabin. «Кабины» сделаны из биопластика.

Apis Corp. напечатали жилой дом за 24 часа. Площадь жилья – 38 метров 2 . Стоимость строительных работ составила чуть больше десяти тысяч долларов.

HuaShang Tengda за 45 дней напечатали особняк, площадью 400 квадратных метров. На производство несущих конструкций было затрачено 20 тонн бетона C30, из которого сделали несъемную опалубку толщиной 250 мм. Сейсмические испытания доказали, что здание способно выдержать землетрясение силой восемь баллов по шкале Рихтера.

WinSun не отстает от конкурентов. Жилой комплекс площадью 1100 квадратных метров:

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector