집을 짓기 위해 회사를 주문하는 3D 프린터 제작. 팀웍 건설 로봇. 보완적인 요소로서 프린터와 주택 건축

3D 프린팅 기술은 빠르게 발전하고 있으며 다양한 활동 영역에서 사용되고 있습니다. 가상 체적 모델을 기반으로 한 객체를 레이어 단위로 만드는 방법은 기계 공학, 전자 공학 및 의학에서 성공적으로 사용됩니다. 그러나 3D 프린터는 건설 업계의 발전에 값진 공헌을 할 수 있습니다. 대량 인쇄 기술을 사용하여 건물 및 건축 구조를 만들 수 있습니다. 아마도 우리의 눈 앞에서 진짜 과학 기술 혁명이 일어나고있을 것입니다.

3 D  프린터가 달에 주택을 짓습니까?

2000 년대 중반부터, 서로 병렬으로, 건설 업계에서 3D 프린팅을 사용할 수 있는지를 연구하는 것을 목표로 세계 여러 대학에서 연구가 시작되었습니다. 2012 년 Southern California 대학의 Berokh Koshnevis 교수 (Behrokh Khoshnevis)는 3D 프린터를 사용하여 주택을 건설하는 혁신적인 프로젝트를 발표했습니다. 그는 3 차원 인쇄를 사용하면 다양한 종류의 물체와 물체를 만들 수 있다고 생각하면서 왜 그런 프린터를 사용하여 집에서 인쇄하지 않습니까?

프린팅 하우스의 경우 Koshnevis는 자체적으로 컨투어링 (Contouring)이라고하는 계층화 된 생성 방법을 사용하여 제안했습니다. 건축 자재로 콘크리트 또는 점토를 사용할 수 있습니다. 이 경우 프린터 자체는 모바일 장치이며 생성되는 건물의 높이 이상입니다. 거대한 장치는 지어지고있는 집 주변의 특별한 가로장에 탄다.

건축의 원리는 매우 간단합니다 : 콘크리트 믹스가 3D 프린터에 부어 진 다음 주어진 구조가 한 층씩 형성 될 때 3 차원 인쇄 과정이 수행됩니다. 하부 층은 점차적으로 압축되어 구조의 계속 증가하는 중량을 견딜 수있는 능력을 부여합니다. 같은 일이 일반적인 3 차원 프린터에서 발생하여 플라스틱 물체를 만듭니다.

이 기술은 비상 사태 후 주택 건설 또는 예산 주택 건설을 위해 신속한 건설을 수행하는 데 최적입니다. 특히, 미국의 표준 2 층짜리 아파트 건물 건설에는 1 년 반에서 6 개월이 걸립니다. 또한, 많은 건설 작업은 여전히 ​​수동으로 수행됩니다. 3D 기술을 사용하면 동일한 건물을 하루 만에 문자 그대로 구축 할 수 있으며 많은 노동력을 투입하지 않습니다. 프린터는 점차 기초를 만들고 벽을 쌓고 집 자체의 프레임을 만듭니다. 작업자는 준비된 개구부에 문과 창문을 삽입하면됩니다. 따라서 3D 인쇄 기술은 건설 시간을 크게 단축 할뿐만 아니라 비용을 절감합니다.

이 기술은 현재 테스트 중입니다. Koshnevis 교수는 2017 년까지 완전히 준비 할 것이라고 주장한다. 어쨌든, 심지어 건설 회사조차도 즉시 건축 분야의 새로운 가능성에 관심을 가지지 않았지만 NASA의 우주국에 관심이있었습니다. 그것은 달에 3D 건설 기술을 사용할 수있는 가능성을 연구하기 위해 특별 지원금을 할당했습니다. 결국 3D 프린터는 작업을 수행하는 데 산소가 필요하지 않으며, 가장 중요한 것은 진공 공간이나 매우 높은 온도를 포함한 가장 극한 조건에서 작업을 수행 할 수 있다는 것입니다.

다층 압출

가장 현대적인 건설 기계는 Beroh Koshnevis 교수가 사용한 방법을 사용합니다. 이것은 점성이 강한 건물 혼합물의 층을 이룬 압출재입니다. 프린터 자체에는 노즐 또는 압출기가있어 급속히 고화되는 혼합물이 압착됩니다. 그것은 마치 튜브에서 짜낸 치약처럼 보입니다. 이것은 다양한 첨가제와 크림 같은 콘크리트 믹스입니다. 이 기술은이 혼합물의 각각의 새로운 층이 이전 구조보다 인쇄 장치 밖으로 압착되어 특정 구조가 형성되는 것을 제공합니다. 콘크리트 믹스를 사용하면 거푸집 공사가 필요없는 원래의 건축 양식을 얻을 수 있으므로 공사 시간과 비용을 절감 할 수 있습니다.

3 D  중국의 집

미국에서는 3D 건축 기술이 연구원에 의해 시험되고 있지만 중국에서는 실제 주택이 이미 인쇄되고 있습니다. 올해 소주 (Suzhou)시에 위치한 건축 회사 윈신 (Winsun)은 거대한 3D 프린터를 갖춘 작은 주거용 건물을 짓기 시작했습니다. 사용 된 원리는 동일한 압출 성형입니다. 사용 된 재료는 시공 폐기물 및 시멘트이며 유리 섬유로 보강되었습니다. 건물의 벽은 거대한 3D 프린터를 사용하여 인쇄되었지만 지붕은 수동으로 세워야하는 유일한 부분으로 남았습니다. 어쨌든,이 기술은 산업 폐기물로 단 하루 만에 200 평방 미터 면적의 10 개의 소형 컴팩트 주택을 건설 할 수있었습니다! 그리고 각 주택의 건설 비용은 약 5 천 달러에 불과했습니다.

건축 회사 윈신 (Winsun)은 주거용 건물 건설에 150 미터와 높이 6 미터의 거대한 산업용 프린터를 사용했습니다. 우리는 저비용, 저비용 주택 건설에 대해서만 이야기하고 있습니다. 인구 과잉 도시가있는 중국의 경우 3D 건축 기술은 엄청난 잠재력을 열 수 있습니다. 그러나 3D 프린터를 사용하여 만든이 주택을 보면 큰 인상을주지 않을 것입니다. 이들은 직사각형의 매우 간단한 구조입니다. 그러나 경제적 인 조립식 주택 시장은 정말로 신의 선물입니다. 중국에서는 다가오는 해에 3D 건축을 위해 많은 양의 혼합물을 생산하기 위해 여러 폐기물 및 쓰레기 처리 기업을 건설 할 계획입니다.

시리얼 3D  프린터

회사 BetAbram은 누구든지 구입할 수있는 주택 건설을 위해 직렬 3D 프린터를 출시 할 준비를하고 있습니다. 인쇄 장치는 수평 및 수직 평면 모두에서 이동할 수 있습니다. 그러나 높이가 2 미터로 제한되어 있지만 회사는 특수한 레일 시스템과 모바일 플랫폼을 사용하여 필요에 따라 높이를 높일 수 있다고 주장합니다. BetAbram의 모델 범위에는 프린터를 만드는 세 가지 모델이 있습니다. 모델 P3을 사용하면 길이 4 미터, 너비 3 미터의 작은 집을 인쇄 할 수 있습니다. 프린터 P2는 거푸집 12 x 6 미터가없는 콘크리트 집이고 P1은 건물 16 x 9 미터입니다.

이 지역에서 가장 큰 주택을 지을 수있는 모델 P1의 비용은 4 만 4 천 달러가 될 것입니다. 이 장치 개발자는 프린터가 지원 구조를 인쇄 할 수 있기 때문에 가격이 정당하다고 믿습니다.

집에서 소금으로 인쇄

위의 모든 프로젝트는 구조물과 벽을지지하는 것에 초점을 맞추지 만, 신흥 물체는 3D 인쇄의 가능성이 외벽의 건설에만 국한되지 않는다고 올바르게 믿습니다. 결국, 인쇄 장치의 도움으로 내부 인테리어 작업을 수행 할 수 있습니다. Emerging Objects에서는 내부의 공간 인 소금 폴리머를 우아하게 구역화 할 수있는 내부 파티션을 만드는 데 사용하도록 제안되었습니다. 이 회사의 전문가들은 3D 접착제 인쇄에 이상적인 경제적 인 반투명 소재를 사용하여 접착제 및 염분을 결합했습니다. 이 물질의 이름은 Saltygloo로 밝혀졌지만 시멘트보다 강하다. 그것으로부터 내부 벽과 내부 칸막이를 만들 것입니다. 원하는 경우 Saltygloo의 벽을 광택으로 연마하거나 거칠게 만들 수 있습니다.

현재 미국 회사는 Printed House 1.0 프로젝트를 진행하고 있습니다. 그것은 인쇄 장치를 사용하여 주택 건설을 제공합니다. 또한, Saltygloo는 내부 벽의 건설에 사용되고 시멘트 폴리머 인 Picoroco 블록은 외부 벽에 사용됩니다. 지어 질 3D 집은 작은 방으로 나뉘는 넓은 방으로 이루어져있을 것이다. 건물 접착제와 소금의 혼합물의 반투명 벽은 객실에서 화려한 조명을 만듭니다.

3 D  건축 자재 인쇄

그러나 네덜란드에서는 조금 다른 방향으로 나아갔습니다. Sabin Design의 과학자 그룹은 건축물이 아닌 경제적 인 건축 자재를 생산하기 위해 3D 인쇄를 사용하기로 결정했습니다. 그들은 3D 인쇄 기술을 사용하여 콘크리트 블록처럼 보이는 Polybrick 세라믹 벽돌을 제작했습니다. 이러한 벽돌의 특유한 특징과 장점 - 기존 벽돌의 경우처럼 접착제 나 모르타르를 사용할 필요가 없습니다. 폴리 브릭 벽돌은 원추형이며 서로 안전하게 고정되어 있습니다.

특별한 색상의 파우더에서 3D 인쇄로 만든 새로운 건축 자재는 약한 불로 태워서 새틴 유약의 아름다운 모습을 얻습니다. 인쇄 벽돌은 경제적으로 정당화되며 생산 비용은 미미합니다. 이 경우 Polybrick을 사용하여 특수한 모르타르를 사용하지 않고 다양한 벽돌 구조를 만들 수 있습니다.

그러나 네덜란드의 본격적인 3D 주택은 아직 공사 중입니다. 암스테르담에있는이 프로젝트는 DUS Architects입니다. 예외없이 집안의 모든 부분을 인쇄하는 것은 거대한 KamerMaker 프린터에서 수행됩니다. 네덜란드 전문가들이 시행을 준비하는 데 약 3 년이 걸리지 만 건설 과정 자체는 일주일 만에 완료 될 예정입니다. 지붕 아래에 작은 방이있는 3 층짜리 건물이 될 것입니다. 건축물의 재료로서 이전에 미세 분말로 분쇄하기위한 2 차 처리를 거친 바이오 플라스틱을 사용할 것이라고 주목할 만하다.

Buiesloter 운하 기슭에 집을 짓기위한 3D 프린터는 산업 기계의 크기보다 몇 배나 큰 거대한 설비입니다. 첫 번째 단계에서는 건물의 각 구성 요소를 1에서 20까지의 크기로 인쇄하여 구조의 신뢰성을 테스트 및 검증 한 다음 풀 사이즈 KamerMaker 프린터를 사용하여 건물을 건축하기 시작합니다.

어려움 3D  건설

3D 인쇄는 건설 현장과 프린터로 인쇄 된 집에서 큰 잠재 고객을 예측한다는 사실에도 불구하고 현실에 이미 존재하지만 건물 건축 기술에 대한 많은 미묘한 질문이 있습니다. 특히 3D 프린터는 이전에 놓여진 레이어에 콘크리트 믹스 레이어를 적용하여 가정에서 제작됩니다. 동시에 건축물의 보강재 사용에 관해서는 아무 것도 말하지 않고 있습니다. 수직 보강은 단순히 프린터가 원하는 높이에서 레이어 위로 자유롭게 움직이는 것을 방지합니다. 그러나 건설의 높은 신뢰성을 보장하기 위해 콘크리트 주택은 보강없이 단순히 할 수 없습니다. 그러한 집은 시간이 지남에 따라 깨지고 부서 질 것이다. 중국에서는 프린터로 지은 주택에 유리 섬유 메쉬가 보강되었습니다. 그러나 이러한 구조의 강도와 신뢰성은 여전히 ​​의문을 제기합니다. 아마도이 문제는 두 개의 장치를 동시에 사용하여 해결할 수 있습니다. 즉, 하나는 전기자를 마운트하고 다른 하나는 콘크리트 혼합물을 레이어별로 "인쇄"합니다.

또 다른 문제는 콘크리트의 진동 처리와 관련이있다. 사실 모 놀리 식 및 블록 패널 구조 모두에서 콘크리트에서 공기 및 공기 공극을 제거하기 위해 진동 처리가 사용됩니다. 이를 위해 다양한 휴대용, 전기 또는 공압식 진동기가 사용됩니다. 이로 인해 철근 콘크리트는 매우 높은 강도를 얻습니다. 3D 건축 기술의 경우, 거푸집의 부족과지지 용 몰딩 블레이드의 콘크리트 용액과의 접촉으로 인한 단기간 배치로 인해 진동 처리가 사실상 불가능합니다. 다시 말해서 3D 기술을 사용하여 콘크리트 믹스로 제작 된 집은 오랫동안 지속되지 않을 수 있습니다.

또 하나의 약점은 엔지니어링 시스템을 설치하는 것입니다.이 시스템을 사용하지 않으면 현대 집이 존재하지 않습니다. 그러나 정확하게 작동의 반복성이있는 장치이며 올바른 순서로 파이프 요소의 연결을 수행 할 수 있기 때문에 프린터의 기능을 완전히 공개 할 수 있습니다. 건축가는 엔지니어링 커뮤니케이션 요소의 새로운 디자인을 생각하면됩니다.

이러한 모든 논란이되는 기술적 인 문제는 다루기 어려울 수 없으며, 개발 초기 단계에있는 획기적인 기술의 특징입니다. 엔지니어는 기술 문제를 해결하고 기술 결함을 최소화하며 건설 현장에서 발생하는 모든 프로세스를 완전히 자동화해야합니다.

3 차원 인쇄 기술이 널리 사용되면 건설 산업이 어떻게 바뀔지 상상하기가 어렵습니다. 악명 높은 장군과 교체 가능한 건설 여단은 사라질 것입니다. 집 건설을 위해서는 인쇄 기술자와 기술자가 필요합니다. 총 1 개월 동안 전체 오두막 마을을 위탁 할 수 있습니다. 건설 용 프린터는 단기간에 경제적 인 비용으로 주택을 지을 수있는 일종의 산업용 컨베이어가 될 것입니다.

현대식 건물

어쩌면 우리는 세계적 규모에서 일어나는 독특한 사건을 목격했을 것입니다. 많은 노동자, 장비 및 다양한 재료가있는 일반적인 건설 현장의 모습은 사라질 수 있습니다. 이 모든 매력 대신 3D 프린터를 만들 것입니다.

프로그램으로 관리되는 거대한 기계를 상상해보십시오. 층별로 미래의 집이 형성됩니다. 당신의 눈 앞에 벽이 커지고 있고, 프린터는 모든 새로운 콘크리트로 채워져 있습니다. 그리고 이것은 시작에 불과합니다. 거의 매일 새 헤더가있는 3D 프린터를 만드는 것은 한 가지 재료로만 작업하며 일반적으로 콘크리트 또는 유사한 구성입니다. 그러나 많은 시간을 들이지 않고이 기계는 예를 들어, 단열재를 놓고 통신을위한 추가 모듈을 적용하기 위해 두 번째 압출기를 확보하게됩니다. 이 방향으로의 작업은 이미 진행 중이며 이것은 동화가 아니라 우리의 현실입니다.

시공 3D 프린터의 작동 원리는 간단한 FDM-ok와 약간 다릅니다. 작업 물은 여전히 ​​층별로 공급되며, 동일한 노즐, 압출기가 미끄러지는 동일한 가이드, 인쇄의 치수와 재질 만 다릅니다. 현재 가장 큰 건설 3D 프린터는 WASP의 Big Delta입니다. 높이 12 미터, 직경 6 미터. 이름에서 알 수 있듯이 소위 "델타"건설이 적용될 것입니다. 부드러움에있는 그것의 이점 및 구조의 고도 증가의 용이함. 나는이 프린터가 아직 중요한 설비를 갖추고 있지 않다는 것을 말해야 만한다. 그러나 개발자 회사의 대표자들에 따르면 그들은 3D 건설 프린터를 구매하려는 사람들로부터 많은 요청을 받는다.

새로운 건축 기술의 더 잘 알려진 개발자는 중국 출신의 회사인데, 그들의 아이디어 인 WinSun은 이미 여러 주택을 건설했으며 그 사진은 전 세계의 언론에 의해 출판되었습니다.

우리의 "건축업자들"은 뒤처지지 않고 있습니다. 따라서 러시아에서 건설 용 3D 프린터를 구입할 수 있습니다. 가격은 80 만 루블에서 시작합니다. 가격은 그렇게 비싸지 않습니다. 결국 이것은 Rep-Rap가 아닌 건설 장비입니다.

우리는 그것을 위해 무엇을 필요로 하는가?

건설 3D 프린터를 선호하는 첫 번째 주장은 가격입니다. 건축 자체의 가격은 여러 번 감소합니다. 이것은 행성 인구의 증가로 인해 점차 중요 해지고 있습니다. 향후 15 년 동안의 예측에 따르면 저소득자의 수가 크게 증가 할 것이기 때문에 주택 가격은 낮춰야합니다. 아무도 자신의 나라에서 수백만의 노숙자를 얻고 싶어하지 않으므로 미래에 대해 생각해야합니다.

이 분야를 개발하는 것이 왜 필요한 또 다른 중요한 이유는 건설 속도입니다. 그렇습니다. 가격 논쟁의 원인은 빠르며 저렴합니다. 그러나 속도는 중요하며 별도의 사실입니다. 종종 건설 시간은 매우 제한적이며, 재해 복구, 이주, 임시 구조물의 건설입니다. 건설을위한 3D 프린터는 예를 들어 건설 대대를위한 정기적 인 단위가 될 수 있습니다.

3D 인쇄 기술의 도움으로 건축하는 것이 전통적인 것보다 환경 친화적 일 수 있다는 것도 중요한 사실입니다. 사용 된 재료의 양은 정확히 필요한 것이며 잔류 물이 없습니다. 인쇄용 콘크리트 자체는 이미 사전 처리 된 폐기물을 사용하여 생산됩니다. 일반적으로 전통적인 3D 인쇄의 원칙 (아마도 이미 그렇게 말할 수 있습니다). 초과분을 잘라 버리고 너무 많이 던지거나, 물건을 던지거나, 우리의 경우에는 건물이 아무 것도없고 과도한 잔재도없이 자랍니다.

새로운 기술을 누가 마스터합니까?

이러한 방식으로 누가 건설하기로 결정했는지에 따라. 우선 온난 한 기후를 가진 국가가 될 것입니다. 그들은 이미 집과 사무실을 인쇄했습니다. 온화한 조건에서 시험 한 후에, 북쪽도 따라 잡을 것입니다. 여기서, 대부분은 작업 재료 개발에 달려 있습니다. 따라서 현지 원료로 건축 자재 분야에서 좋은 진보가 있습니다. 주목할만한 사례는 화성 개발을 위해 NASA에서 시작한 프로젝트입니다. 건설 3d 프린터는 붉은 행성의 토양을 재료로 사용한다고 가정합니다. 즉 먼 땅으로 모래와 시멘트 자루를 운반 할 필요가 없습니다. 지구상의 도달하기 어려운 곳에서도 마찬가지입니다. 아마도 기술의 응용이 더 빨리 일어날 것입니다.

일반적으로 건설 분야는 상당히 보수적인데, 엔지니어와 디자이너가 새로운 솔루션을 구현하기 전까지는 새로운 접근 방식을 사용하도록 사람들을 설득하기가 어려울 때가 많습니다. 이것은 조립식 구조물, 경량 발포 콘크리트 등의 경우입니다. 벽돌은 여전히 ​​높은 평가를 받고 있습니다. 여기서도 마찬가지입니다. 물론 이것은 3 차원 프린터를 사용하여 구축하는 혁신적인 솔루션이지만이 기술로의 전환은 진화 적 성격을 띄게 될 것입니다.

어쩌면 곧 우리는이 기술을 선택하고이 방법을 기반으로 사업을 할 새로운 건설 산업을 볼 것입니다. 3D 프린터를 만드는 데 드는 비용은 그렇게 높지 않습니다. 현재 러시아에서 150 만 루블 내에서 3D 건설 프린터를 구입할 수 있습니다. 그것은 고층 건물의 건설을위한 거대한 장치가 될 수는 없겠지만, 디자이너로서 객체에 이미 조립하기 위해 형성해야하는 블록을 확실히 인쇄 할 수 있습니다. 그것은 어떤 모양의 패널을 만들기위한 미니 팩터와 같습니다.

시작

기사 끝 부분에서이 모든 것이 시작에 불과하다고 안전하게 말할 수 있습니다. 그리고 놀라운 전망을 가진 새로운 산업의 시작에 서기를 원하는 사람들에게는 도로가 열려 있습니다. 누구나 건물 3D 프린터를 구입하고이를 기반으로 새로운 유형의 회사를 만들 수 있습니다.