Використання 3D-друку в будівництві

Швидко, екологічно, дешево та креативно. Так коротко можна охарактеризувати будівлі, зведені за допомогою 3D-принтера. Стрімкий розвиток новітніх технологій, а саме 3D-друку, щоденно змінюють наше уявлення про можливості інноваційних способів будівництва і створюють конкуренцію традиційним методам.

Хоча дана технологія достатньо молода, але вона впевнено завойовує ринок і серця забудовників та простих споживачів. А все завдяки незаперечним перевагам і можливостям для широкого застосування.

Короткий екскурс в історію

3D-друк, як ідея, виник більше 40 років тому. За цей період дуже багато вчених та дослідників приклались до удосконалення та розвитку цієї передової технології.

• Ще в 1981 році японець Хідео Кодама запропонував використовувати спосіб стереолітографії для швидкого прототипування, тобто принтінгу. Ідея була геніальною, але дослідник не зміг запатентувати свій винахід.
• Майже одночасно почали роботу над подібними пристроями американські та французькі вчені. Останні на декілька тижнів раніше подали заявку для патентування, але отримали відмову. Інженер із США Чарльз Халл надрукував першу річ на принтері – невелику чашку для гарячих напоїв. Він отримав патент на свій винахід та створив першу в світі компанію 3D Systems Corporation. Спочатку фірма займалась друком маленьких деталей для автомобілебудування.
• Наступним кроком у розвитку 3D-прототипування стала поява нових технологій друку. Вчені Університету Техасу Карл Декард та Джозеф Бімен вважаються родоначальниками методу SLS (селективного лазерного спікання). Появі технології FDM, тобто пошарового наплавлення, світ завдячує досліднику Скотту Крампу. А в лабораторії Сандія було розроблено метод LMD – безпосереднє лазерне нарощування.
• Наступним кроком в розвитку цієї новинки стала поява біопринтингу в Бостонській дитячій лікарні, що стало справжнім проривом в медичній галузі. На даний час за допомогою 3D-друку виготовляються людські органи, різноманітні біопротези.
• Використовувати принтери в будівництві стали десь із 2000 року. Спочатку для виготовлення частин конструкцій та невеликих по розміру деталей. Перший 3D-будинок з’явився в Саудівській Аравії, далі в Китаї, США, Швейцарії, Японії і так далі.

Переваги 3D-друку в будівельній галузі

Такі новітні технології виводять будівництво на новий рівень. Хоча 3D-принтери, особливо великих розмірів коштують недешево, але їх використання повністю виправдовується завдяки ефективності та економічності зведених будинків. Та й виготовлення самих принтерів з кожним роком розвивається та вдосконалюється, знижується ціна механізмів та вартість їхнього обслуговування і експлуатації.

Серед очевидних переваг 3D-друку варто назвати наступні:

1. Швидкість. Як відомо традиційне будівництво – це довготривалий процес, а з використанням 3D-принтера він прискорюється в десятки разів.
2. Якість та точність. Завдяки повній автоматизації всіх етапів зменшується вплив людського фактору і виключається можливість помилки. Отримані конструкції відповідають всім заявленим раніше параметрам, мають високу якість без похибок і відхилень від проекту.
3. Зниження затрат. Зменшення часу на виконання робіт прямо впливає на термін будівництва та економію фонду заробітної плати. Крім того, деякі види робіт стають повністю автоматизовані, що теж дає змогу знизити затрати. 
4. Економія витратних матеріалів. Інноваційна технологія дає змогу використовувати відновлювати ресурси, а також утилізовані відходи. А при проведенні робіт 3D-друком зменшується кількість будівельного сміття і будівельний майданчик стає упорядкованим та екологічно безпечним.
5. Широкий простір для нестандартних архітектурних рішень. 3D-принтер дає змогу отримати складні будівельні конструкції і втілити в життя найсміливіші дизайнерські проекти. Нестандартні ідеї в питанні створення вентиляційних, опалювальних та каналізаційних систем – це доступно з 3D-друком.
6. Мінімізація впливу на навколишнє середовище. Використання вторинної сировини, зменшення часу на повний цикл, автоматизація процесів, зниження кількості будівельного сміття позитивно впливають на екологію і чистоту прилеглих територій.

Всі ці позитивні моменти характеризують будівництво у форматі 3D, як перспективну галузь. Передова технологія дасть змогу ремонтувати та зводити будівлі у важкодоступних та небезпечних місцях, оскільки можна звести до мінімуму присутність людини і захистити життя будівельників. Наприклад, це може бути в зонах природних катаклізмів, техногенних катастроф та військових конфліктів.

Невирішені питання 

Впровадження чогось нового в будь-якій галузі – це дуже складний процес. Деякі проблеми щодо використання 3D-друку в будівництві  потребують доопрацювання в майбутньому. Перш за все це стосується процедури сертифікації зведених будівель, якої наразі не існує ні в одній країні.

Необхідно розробляти та затверджувати єдині стандарти і правила для застосування 3D-принтерів. Це не тільки буде дисциплінувати забудовників, але й захистить майбутніх замовників, забезпечить необхідну надійність, безпечність та екологічність зведених будинків.

Без сумніву цей новітній напрямок будівельної сфери має велике майбуття. Швидкий його розвиток і широке впровадження буде можливе тільки при тісній співпраці науковців, інженерів, архітекторів, дизайнерів, забудовників та законотворців.