“Building the Future: Exploring the Potential of 3D Printing in Construction”
Создание трёхмерных твёрдых изделий из файла, созданного с помощью компьютерного проектирования, известно как 3D-печать, также известная как аддитивное производство.
В начале термин “3D-печать” относится к процессу нанесения слоёв связующего материала на порошковое ложе с использованием головок струйных принтеров. Однако, в настоящее время определение охватывает более широкий спектр процессов аддитивного производства, включая селективное лазерное сплавление и аддитивное производство электронно-лучевым методом.
В начале 1980-х годов японский изобретатель Хидео Кодама разработал две аддитивные технологии для создания трёхмерных пластиковых моделей, что породило идею аддитивного производства. Он создал 3D-печатные структуры, используя фотоотверждаемый термореактивный полимер.
Доступ к образцу отчета (включая графики, диаграммы и рисунки): https://univdatos.com/report/3d-printing-filament-material-market/get-a-free-sample-form.php?product_id=35768
Что такое 3D-принтеры?
Проще говоря, 3D-принтеры используют CAD (Computer Aided Design - автоматизированное проектирование), работающий на основе 3D-технологий, для производства 3D-объектов из различных материалов, включая расплавленный пластик, порошок и бетон. Дом, напечатанный на 3D-принтере, можно создать с использованием различных 3D-принтеров, размеры и конструкция которых варьируются от небольших моделей зданий, которые помещаются на столе. 3D-принтеры бывают трех основных категорий, и все они работают несколько по-разному.
Типы 3D-принтеров
·Стереолитографические (SLA-принтеры)– 3D-принтеры, использующие технологию стереолитографии (SLA), могут превращать жидкую смолу в пластик.
·Селективное лазерное спекание (SLS-принтеры) –SLS-принтеры (селективное лазерное спекание): Эти принтеры спекают частицы полимерного порошка в твердые структуры с помощью лазера.
·Моделирование методом послойного наплавления (FDM-принтеры) –Эти принтеры создают слоистые объекты, выпуская расплавленные термопластичные нити через нагретое сопло. Подход 3D-строительства - это область, где эти принтеры используются наиболее часто.
Как 3D-печать применяется в строительной отрасли?
С 1980-х годов было поднято несколько вопросов о технологии 3D-печати. Однако развитие самого метода, который позволяет строить трехмерные объекты путем наложения последовательных слоев материала, придало ему повышенную актуальность. Этот метод строительства очень адаптивен и может использоваться для создания отдельных элементов проекта, а также различных сложных конструкций в целом, включая дома или жилые помещения, офисы, мосты, стены, модульные конструкции, армирующие формы, колонны, городскую мебель и даже декоративные элементы.
Значительная часть знаний, необходимых для внедрения этой технологии в строительстве, исходит из этапа проектирования. Интеграция технологии 3D-печати менее сложна, потому что сектор уже имеет опыт работы с автоматизированным производством, а BIM (Building Information Modeling - информационное моделирование зданий) процветает в строительном бизнесе. 3D-принтер получает необходимую информацию из программы CAD или BIM, и машины начинают накладывать уровни материала в соответствии с сигналами. Это можно сделать с использованием различных материалов, наиболее популярным из которых является смесь песка, волокна, геополимеров и бетона.
Согласно опросу Research and Markets, 3D-печать развивалась таким позитивным образом за последние десять лет, что прогнозируется, что ее рыночная стоимость в строительной отрасли достигнет до USD $ 1,034,096.7 тысяч к 2028 году. Это увеличивает ее совокупный среднегодовой темп роста с 2021 по 2028 год на 91,5%.
3D-печать в строительстве по всему миру
Строительство и улучшение инфраструктуры становятся все более востребованными, особенно в крупных городах. По сравнению с 1800 годом, когда только 3% населения проживало в городах, к 1900 году в городах проживало на 15% больше людей. По прогнозам Всемирного экономического форума, к 2050 году две трети населения мира будут проживать в крупных городах, по сравнению с нынешними 55%.
Многочисленные правительственные инициативы, поддерживающие использование 3D-печати, в настоящее время реализуются в глобальном масштабе. Дубай, где 25% зданий должны быть созданы с использованием технологии 3D-печати к 2030 году, является одним из городов, которые решили лидировать в этой гонке.
Пример 1
Пример 2
Доступные технологии для 3D-печати в строительстве
Экструдеры с роботизированной рукой
Экструдеры с роботизированной рукой популярны среди технологий 3D-печати, представленных в настоящее время на рынке. Эта технология называется контурной обработкой. Она функционирует аналогично настольному 3D-принтеру FDM. Рельсы устанавливаются в схеме, которая позволяет роботизированной руке проходить через них слой за слоем, выдавливая бетон, выходящий из сопла. Этот метод 3D-печати XL-зданий является самым популярным.
3D-печать песком
Промышленные процессы 3D-печати, такие как SLS (Selective Laser Sintering - селективное лазерное спекание) и Jet Fusion, сопоставимы с объясняемым здесь процессом 3D. Первым, кто применил его на практике со своим 3D-принтером D-Shape, был итальянский архитектор Энрико Дини. Перед цементированием формы конструкции с помощью связующего вещества машина покрывает поверхность порошком песка. Это сопоставимо с работой металлического 3D-принтера.
Металлическая технология
WAAM (Wire Arc Additive Manufacturing - аддитивное производство проволочной дугой) была разработана голландским стартапом MX3D для более нагруженных конструкций, таких как мосты. Компания объединила промышленного робота и сварочный аппарат, в результате чего получился 3D-принтер, работающий на программном обеспечении, которое было специально создано для этой задачи. Робот имеет 6-осевую конфигурацию для 3D-печати металлических конструкций.
Преимущества 3D-печати для строительства
·Повышенная гибкость проектирования –Создание сложных конструкций - значительная архитектурная трудность, которую может решить 3D-печать. 3D-принтеры для строительства используют компьютерные программы, которые можно запрограммировать для выполнения сложных и трудных проектов.
·Адаптация к BIM –BIM Благодаря использованию 3D-технологий информационное моделирование зданий преобразовало проектирование зданий. Оно отображает изображения огромных зданий и конструкций до того, как они будут действительно построены. Этот прорыв может быть продвинут строительной 3D-печатью путем интеграции с BIM и выполнения сложных проектов с почти идеальной точностью.
·Сокращение человеческих ошибок –Основой 3D-печати является предварительно запрограммированная автоматизированная работа, свободная от человеческого влияния. Это по существу устраняет ошибки, вызванные людьми. Кроме того, 3D-принтеры не требуют большого человеческого надзора.
·Помощь в экологичном строительстве –Наиболее популярный тип зданий быстро переходит в сторону экологичности. Строительные компании начали использовать экологичные методы строительства в результате растущего осознания изменения климата. Используя отбракованные и переработанные строительные материалы для производства конструкций, напечатанных на 3D-принтере, 3D-принтеры могут сыграть значительную роль в этом начинании.
Недостатки конструкций, напечатанных на 3D-принтере
·Высокое энергопотребление –3D-принтеры потребляют больше электроэнергии, чем любая другая традиционная строительная технология. В дополнение к экологическим издержкам производства электроэнергии с такой высокой мощностью, удовлетворение такого большого спроса на энергию является дорогостоящим.
·3D-принтеры дороги –В настоящее время экономически нецелесообразно использовать 3D-печать, поскольку технология все еще находится в зачаточном состоянии. Первоначальные инвестиции, необходимые для создания предприятия 3D-печати для строительства конструкций, значительны, и в текущей конфигурации его слишком дорого внедрять в основном строительном секторе.
·Дефицит материалов –Обычные строительные материалы нельзя использовать с 3D-принтерами. 3D-принтеру требуются специализированные материалы, которые еще не широко используются. Из-за значительного увеличения стоимости материала из-за дефицита и дороговизны принтера его нецелесообразно использовать для крупномасштабного строительства.
Размер рынка 3D-печати в строительстве
1. 3D-печатный семейный дом в Москве
3D-печатный дом был построен в Москве американской технологической компанией Apis Cor. Дом является первым в своем роде, в котором используется автоматизация в домостроении, и идентичен любой другой бетонной конструкции. Общая стоимость строительства составила менее 10 000 долларов.
2. Самое большое в мире 3D-печатное здание в Дубае
В последнее время на Ближнем Востоке, особенно в ОАЭ, наблюдаются новые технологические достижения. Книга рекордов Гиннеса уже подтвердила заявление Emirates Tower Complex о том, что это крупнейшее в мире 3D-печатное здание, продолжая эту тенденцию в 3D-печати. Двухэтажное здание, построенное Apis Cor, имеет площадь 640 м2 и высоту 9,5 м.
3. 3D-печатные дома в Северной Америке и Карибском бассейне
Всемирные сообщества и некоммерческие организации используют технологию 3D-печати бетоном для решения проблемы доступного жилья. Например, New Story, некоммерческая организация, построила первый в Мексике 3D-печатный дом за рекордные 24 часа. С тех пор компания построила жилые кварталы с 2000 домов, все из которых были построены с использованием технологии 3D-печати.
Будущее
Растущее число проектов по всему миру показывает, что конструкции, напечатанные на 3D-принтере, имеют потенциал стать революционной, меняющей отрасль технологией, которая решит ряд проблем, терзающих строительный сектор. Уровень амбиций огромен; например, ожидается, что к 2030 году 25% новых конструкций в Дубае будут напечатаны на 3D-принтере. Мягко говоря, использование 3D-печати в строительном секторе имеет многообещающее будущее.
Заключение
Строительная отрасль готова к инновациям, несмотря на то, что 3D-печать по-прежнему имеет множество давних проблем. Традиционные методы строительства могут быть неэффективными, дорогостоящими, трудоемкими и наносить вред окружающей среде. Благодаря точности, скорости и надежности 3D-печати инженеры-строители имеют многочисленные возможности для решения этих задач и, возможно, облегчения и удешевления проектирования и строительства пригодных для жизни конструкций.
Автор: Сону Кумар Сах
Для получения более подробной информации Свяжитесь:
UnivDatos Market Insights
C80B, Sector-8, Noida,
Уттар-Прадеш 201301
По вопросам, связанным с продажами, обращайтесь по адресу [email protected]