Технологии 3D-строительства давно перешли из разряда эксперимента в сугубо практическую область. Разработчики со всего мира научились печатать не только скамейки и фрагменты зданий, но и мосты, офисы, жилье. Российские специалисты также приглядываются к трехмерной печати и готовят переворот в стройиндустрии.
Фото: AFP
Фото: AFP
Дома с Марса
В мире разработка строительных 3D-принтеров ведется с начала 2000-х годов, однако о первых напечатанных домах стали говорить в последние два-три года. Дальше всех в инновационном строительстве продвинулись китайцы. Они считаются не только пионерами технологии, но и создателями самого высокого в мире 3D-дома. Инновационная пятиэтажка напечатана на территории промышленного парка в Сучжоу в провинции Цзянсу на востоке Китая.
Не менее амбициозны Арабские Эмираты. Дубай, в частности, считается родиной первого напечатанного и полноценно функционирующего офиса. Планируется, что к 2030 году на 3D-принтерах здесь будет создаваться четверть всех зданий. К лидерам инновационного строительства также относятся США, Голландия, Великобритания и другие страны.
В России технологии 3D-печати в основном связаны со стартапами и деятельностью некрупных компаний, причем часто инициатива исходит от регионов. Так, иркутская компания Apis Cor, заявившая у себя на сайте, что "готова быть первой, кто начнет строительство на Марсе", в декабре 2016 года на площадке в подмосковном Ступино продемонстрировала возможности так называемого мобильного 3D-принтера, который печатает дом целиком на месте строительства. Изготовление стен, перегородок и ограждающих конструкций для объекта площадью 38 кв. м заняло около суток. Бюджет строительства составил 600 тыс. руб. Проект курировала ГК ПИК. "Мы считаем это направление перспективным. Сейчас у 3D-принтеров есть преимущества и недостатки, которые со временем будут устранены. Например, необходимо время, чтобы адаптировать использование этой технологии для многоэтажного строительства",— прокомментировали в пресс-службе группы.
Опыт реализации подобных проектов есть и на Урале. Так, разработчики из ООО ЕЦЭ за два месяца построили по технологии 3D-печати в Свердловской области частный дом площадью 36 кв. м, известный как "башня Винтерфелла". Недавно компания анонсировала печать еще одного объекта. "Это будет жилой дом площадью 50 кв. м. Бюджет стройки составит около 10 тыс. руб. за 1 кв. м",— рассказал директор ООО ЕЦЭ Ринат Брылин.
Более того, в сентябре стало известно, что принтер из Ярославля будет печатать дома в Копенгагене. Как писали СМИ, датчане приобрели у российского разработчика "Спецавиа" 3D-станок для строительства офиса площадью 50 кв. м.
"Многие отечественные новаторы, к сожалению, реализуют свои замыслы за рубежом. К примеру, массовое производство 3D-принтеров в Миннесоте наладил Андрей Руденко, а в Каталонском институте передовой архитектуры под руководством Петра Новикова разработан первый 3D-принтер, который может формировать струю строительной смеси из песка",— констатирует управляющий партнер "Метриум Групп" Мария Литинецкая.
Быстро и дешево
3D-принтер — устройство трехмерной печати, которое производит объемные предметы согласно заранее подготовленной модели. В строительстве материалами для печати служат специальные полимерные и бетонно-полимерные основы. Разработчики заявляют, что такие станки могут напечатать объект практически любой формы.
Существуют две разновидности строительных принтеров. Тяжеловесами считаются станки портального типа. Они печатают конструкции снаружи и могут быть размером с дом. Сначала нужно доставить части такого принтера на стройплощадку, затем собрать и настроить.
Мобильные станки печатают внутри строящегося здания. У них небольшие габариты, они легко транспортируются, долгой подготовки до начала строительства не требуется.
"В обычной стройке мы создаем проект, строим опалубку и затем заливаем строительную смесь. 3D-технология предполагает лишь два этапа: мы создаем компьютерную модель и затем печатаем объект. Бетонная смесь выдавливается из бункера через отверстие специальной формы и послойно наносится в нужном месте. В смесь добавляется специальный агент, ускоряющий ее застывание. Это не только увеличивает скорость, но и значительно повышает надежность строительства",— рассказал генеральный директор "КБК Проект" Василий Костин.
По словам генерального директора Tekta Group Романа Сычева, средняя скорость печати строительного 3D-принтера составляет от 7 до 10 кв. м в минуту, а в Китае есть устройства, способные за то же время создавать порядка 50 кв. м. Эксперт подсчитал, что себестоимость напечатанного в 2016 году жилого дома в Ступино составила 593,6 тыс. руб., или 15,6 тыс. руб. за 1 кв. м. При этом разработчик заявил о возможности снижения цены квадрата до 13 тыс. руб. за счет удешевления строительных материалов и выбора более простой формы (в виде параллелепипеда). "Если сравнивать с затратами при панельном домостроении в 30-34 тыс. руб. за 1 кв. м, то 3D-печать позволяет добиться 60% экономии",— говорит Роман Сычев.
Ранее китайская WinSun заявляла, что технологии объемной печати обеспечивают экономию материалов до 60%, трудозатрат — до 80%. По мнению экспертов Apis Cor, экономия только на внешней и внутренней отделке при 3D-строительстве может составить 60%. "Принтер печатает стены с машинной точностью, поэтому они получаются ровными и гладкими. Этап черновой отделки можно пропустить и переходить к финишной шпатлевке",— утверждают они. "Также использование принтера позволит отказаться от опалубочных работ — очень трудоемкой и дорогой части строительного процесса",— напоминают в ГК ПИК.
Василий Костин приводит в пример построенный по технологии 3D-печати офис Dubai Future Foundation площадью 250 кв. м, в который вложено $140 тыс. "Если бы это здание возвели обычным способом, оно обошлось бы заказчику примерно в $350 тыс. и строили бы его два с половиной-три месяца вместо 17 дней",— убежден он.
Пятый элемент
Впрочем, ограничений в 3D-печати пока не меньше, чем новых возможностей. Пока все напечатанные в мире дома малоэтажные, ведь чтобы строить многоквартирные здания с пролетами в 8-9 м, необходимо использовать арматуру, а это исключает применение 3D-печати.
"Если построить высокий дом без армирования несущих элементов, он, вполне вероятно, сложится как карточный домик. Пока эта проблема не будет решена, нельзя говорить о массовом внедрении 3D-печати как у нас, так и за рубежом",— считает Роман Сычев.
По оценке заместителя генерального директора по девелопменту ГК А101 Игнатия Данилиди, пока технология позволяет сделать только что-то примитивное и в массовом сегменте никто ее применять не решается, в том числе по причине того, что не собрана информационная база о всех возможных рисках. "Для печати в строительстве используют цемент с добавлением фиброволокон и каолина, все это снабжает бетон армирующими свойствами. Но не будем забывать, что для соблюдения технологии 3D-принтер должен работать при определенной плюсовой температуре. Если печатать дома в неподходящих погодных условиях, это может привести к фатальным последствиям",— предупреждает он.
Главное — найти универсальный материал (быстротвердеющий, прочный, огнестойкий), который расширит спектр возможностей принтеров, ведь пока заливаемый в станок состав подходит для узкой сферы использования и не позволяет печатать объекты широкого назначения, говорят специалисты.
"Как только в химической промышленности появится материал, который сможет по своим технико-эксплуатационным характеристикам заменить существующие, главным образом металл, и сможет соперничать с ним по антикоррозийным и жаропрочным свойствам (полимеры, к слову, все очень горючи), когда по своей стоимости этот новый материал будет дешевле производства традиционных, тогда произойдет качественный скачок. И тогда же появится новый архитектурный стиль",— прогнозирует генеральный директор "Северин Проект" Александр Балабин.
Он напоминает, что новый стиль в архитектуре, как правило, возникает с появлением передовой технологии. Так, после изобретения бетона сложился романский стиль в Древнем Риме, с изобретением новой конструкции сводов сформировалась готика, развитие металлургии в конце XIX — начале XX веков дало возможность появиться Хрустальному дворцу из чугуна и стекла в лондонском Гайд-парке, а чуть позже — высотным зданиям и стилю конструктивизм.
В печать
Если поиски универсального материала увенчаются успехом, 3D-строительство может приобрести характер глобального тренда, говорят эксперты. "Это будущее независимо от того, хотим мы этого или не хотим, умеем или не умеем. И это неизбежность",— считает заместитель главы Минстроя РФ Елена Сиэрра.
Массовое внедрение технологии приведет к значительному сокращению себестоимости строительства, а значит, уменьшит и рыночные цены на недвижимость. "Я считаю, что 3D-печать зданий — это шанс для России перейти к массовому малоэтажному строительству доступного жилья",— убеждена Мария Литинецкая.
С ней согласен Василий Костин: "Произойдет несколько радикальных переворотов. Во-первых, удешевление и сокращение сроков строительства закроет потребность в жилье множества нуждающихся семей. Это сверхдоступное жилье. Во-вторых, возникнет новый тренд развития пригородных территорий — быстрорастущая малоэтажная застройка".
Опрошенные "Домом" эксперты не исключают, что, если технологию обкатают и создадут под нее нормативно-правовую базу, которой смогут руководствоваться проектные и экспертные службы при разработке и оценке проектной документации жилого комплекса, к ней охотно будут прибегать девелоперы.
"Массовое использование 3D-принтеров при возведении домов может стать революционным изменением с точки зрения целого сектора экономики. Строительство станет более дешевым, оперативным и экологичным. Заказчику лишь нужно будет выбрать на обслуживающем принтер компьютере наиболее подходящий проект дома, который будет отвечать всем нормативным требованиям, и предоставить необходимое количество сырья для печати. В разы будет сокращено количество рабочих на стройплощадках, большинство работ за них выполнит техника",— прогнозирует генеральный директор ГК "Атлант" Роман Лябихов.
"В будущем следует ожидать строительства и общественных зданий, сложных объектов с небольшими сроками строительства. Скоро мы увидим на стройплощадках и роботов-укладчиков",— добавляет генеральный директор IND Architects Амир Идиатулин.
"Сколько лет прошло, чтобы массивные и тяжелые мобильники стали легкими, эргономичными устройствами, которые есть у большинства населения планеты? Примерно 30 лет уйдет и на то, чтобы 3D-принтер стал таким же расхожим инструментом на стройке, как дрель",— присоединяется Александр Балабин.
Впрочем, что будет на самом деле, покажет время. Ведь для массового использования 3D-печати в строительстве необходимо пересмотреть государственную земельную и градостроительную политику, изменить технические и строительные нормы. А пока можно начать с малого: использовать недорогие и быстровозводимые конструкции, созданные с помощью 3D-печати, хотя бы при срочном восстановлении жилого фонда для людей, пострадавших от стихийных бедствий или пожаров.
Дубай считается родиной первого напечатанного дома
Вилла на востоке Китая, напечатанная на 3D-принтере