Почему 3D-печать зданий принтерами может оказаться тупиком?

Время чтения: 6 минут

В мире растет интерес к технологиям 3D печати домов. Ленты набиты сообщениями о новых проектах и технологиях. Все больше стран инвестируют в печать домов. Однако, суета вокруг технологии начинает напоминать надувание нового технологического пузыря, аналогичного пузырю дот-комов в 2000-х годах. Я, как участник малого конструкторского бюро, много общался со строителями как в России, так и вне ее, задавая вопрос «Что препятствует Вам взять и использовать технологию 3-D печати домов в реальном строительстве?». Я свел ответы к нескольким фактором. Кроме того, по результатам опроса нам стало ясно, что перспективы у роботизированных строительных систем есть, просто надо предложить рынку иной способ строительства роботом. Какой? Читайте статью, там все расскажу.

Факторы, препятствующие внедрению технологии 3-D печати домов в реальном строительстве.

Под реальным строительством я понимаю массовое применение технологии на строительных площадках. При этом применение должно быть не одиночками-энтузиастами, а реальными застройщиками.
Итак, первый фактор: Законодательство и проверка временем.
Человечество регулирует строительную отрасль со времен Хаммурапи. Еще тогда законодатели и строители понимали важность регулирования стройки. Важность эта сохранилась и сейчас. Большинство стран регулирует и контролирует применяемые в строительстве технологии. Многие правила писались на базе больших убытков и человеческих жертв. И каждая вновь вводимая технология требовала нового законодательного регулирования. Само по себе издание норм регулирования стоит не дорого, дорого стоит проведение необходимых исследований и экспертиз. Для рынков развитых стран потребуется десятки или сотни миллионов долларов, чтобы ввести в правовое поле новую технологию, кардинально отличающуюся от тех, что применяются сейчас. Так что вопрос о том, кто будет инвестировать в процесс законодательного регулирования технологии 3-D печати домов до сих пор в большинстве стран не разрешен. Скорее всего, деньги на сертификацию технологии будет платить государство. Как в Китае, где компания «WinSun» в массовом порядке печатает блоки для сборки домов.
Строительный рынок консервативен, и со здоровым скептицизмом относится к новинкам. И это хорошо! Ведь речь идет о больших деньгах и жизнях людей. С таким же скепсисом реальные застройщики смотрят на технологию 3-D печати домов. Обсуждая вопросы роботизации строительства, я часто слышу: «Вот простоит объект, построенный 3-D принтером 50-80 лет…Вот тогда и посмотрим на ваших роботов в деле…». Понятно, что так говорят опытные строители, доверяющие только кирпичу и бетону, но и среди молодых строителей есть немалая доля скептиков. Кто из них прав, узнаем через 50-80 лет 🙂

Второй фактор: технология 3-D печати домов ограничена пока малоэтажными домами

Если ребята из WinSun могут собирать из напечатанных блоков дома высотой 5-6 этажей, то для проектов «печати дома на месте» высота ограничивается 2, максимум 3 этажами. Теоретически, технология 3-D печати может применяться на высотном строительстве, но требования к печатной смеси (о ней ниже) позволяют печатать на месте только малоэтажное жилье. Почему ? Потому что сроки набора прочности печатной смеси составляют от 10 до 21 день. Получается, что для печати второго этажа необходимо ждать от 10 до 21 дня. А печать трехэтажного дома потребует ожидания в 42 дня минимум. Получается, что принтер может быстро печатать стены одного этажа, а после нужно ждать продолжительное время. А это или простой оборудования, или необходимость его перевозки на время ожидания, что также повышает стоимость строительства и требует повторной «привязки» принтера к месту строительства. Кроме всего, нарушается плавность хода строительства, что влечет за собой пробелы с планированием и качеством работ.

Третий фактор: смесь для печати.

Состав смеси для печати является компромиссом между требованиями технологии печати и требованиями к возводимым конструкциям. Смесь одновременно должна быть и пластичной, чтобы хорошо транспортироваться до места печати и быстро набирать прочность, чтобы выдержать вес последующих слоев. Кроме того, смесь должна обладать высокой адгезией, обеспечивая склейку в горизонтальной плоскости. Вот перечень минимальных требований, предъявляемых к смеси. На самом деле, перечь большой и меняется довольно сильно в зависимости от применяемых технологий печати.
Кроме того, сам процесс печати устроен так, что любая ошибка в составе смеси приводит к масштабной переделке, сводящей к нулю выгоды от применяемой технологии. Это утверждение относится к технологии печати домов «на месте строительства». У технологии компании WinSun проблема с качеством смеси решена. Там печатают отдельные блоки, и если есть брак по печати, просто перепечатывают блок заново.
Высокие требования к качеству смеси требуют хорошо протестированных и стабильных по составу ингредиентов, что не всегда можно добиться. Особенно это касается инертных составляющих смеси. Мне известен случай, когда замена песка из одного карьера на песок из другого карьера привела к выходу из строя бетононасоса принтера, хотя размерность песка была одинакова, изменилась лишь форма песчинок.

Самый главный фактор: люди.

Тем, кто занимается стройкой, известно, что главным вредителем на стройке является строительный рабочий. И чем выше квалификация рабочего, тем больший ущерб он может нанести.
Технология 3-D печати домов требует наличия двух высококвалифицированных работников. Один – оператор, обслуживающий сам принтер. Второй – оператор комплекса по приготовлению смеси. При этом квалификация оператора, отвечающего за приготовление смеси должна быть достаточно высока для оперативного определения качества приготовляемой смеси. Требования к квалификации операторов задают довольно высокие уровни заработной платы, что в совокупности со стоимостью 3-D принтера приводит к тому, что выгоднее взять трех каменщиков и сделать все по старинке.

Я перечислил основные факторы, которые влияют на скептическое отношение строителей к новой технологии. Теперь расскажу об альтернативной технологии строительства с использованием роботов.
Технология называется: Робот – каменщик. В мире изобретателей роботов строителей, роботы-каменщики не так популярны, как 3D-принтеры домов. Сейчас на горизонте с реально работающими установками видно две компании – американская «Construction Robotics» и австралийская «Fastbrick Robotics». Сейчас я объясню, почему технология робота-каменщика имеет больше шансов стать реальной технологией строительства с применением роботов, чем технология 3-D печати домов.

Фактор первый: все, как обычный каменщик.

Робот-каменщик кладет кирпичи по тому же алгоритму, что и каменщик-человек. Результат их работы не сильно отличается. Это значит, что и строитель, и проектировщик и самое главное, заказчик знают, что за результат они получат. Технология кладки изучена давно, и есть все регламентирующие документы. Если робот-каменщик кладет кирпичи по стандартам строительной индустрии, то и расходов на введение в правовое поле применяемой технологии будет на порядок меньше, чем при 3-D печати зданий. Для России, да и для других стран, скорее всего- тоже, актуально наличие данных о стоимости работ и материалов при возведении кирпичных стен. Использование 3-D принтера требует дополнительных расчетов, когда как в случае робота каменщика все понятно – ввел данные в программу, она рассчитала, сколько времени понадобится на возведение стены, сколько уйдет кирпича, сколько это будет стоить заказчику. Далее, сравнил затраты на робота-каменщика и каменщиков-людей и принял обоснованное решение.
Сама кирпичная кладка отлично алгоритмизируется, так как имеет дело с ограниченным количеством элементов (кирпичей) и четко определенным порядком укладки кирпичей в стены. Просто рай для математиков, в отличии от программ-слайсеров, требующих корректировок, учитывающих температуру и влажность окружающей среды при печати 3-D принтером.

Фактор второй: время работы.

Робот-каменщик кладет кирпичи без остановки. И это – главное и важнейшие отличие его от 3-D принтера. Что такое здание? Здание – это прочность по определенному контуру. Если у робота –каменщика прочность кирпича заранее сформирована на заводе по производству кирпича, то у 3-D принтера зданий прочность формируется в процессе печати. А это значит, что робот-каменщик не тратит время на ожидание набора прочности, он – кладет кирпич. Таким образом, даже имея 3-D принтер, способный формировать больший объем по сравнению с роботом-каменщиком, робот-каменщик способен выиграть по общему времени строительства. Пока 3-D принтер ждет набора прочности для печати второго этажа, робот-каменщик будет завершать кладку третьего этажа! На наших моделях, имитирующих скорость строительства с применением робота-каменщика и 3-D принтера, по результатам расчетов получалось, что робот-каменщик заканчивает выполнение работ быстрее, чем принтер в 3-5 раз!
Кроме того, возможность отбраковки кирпичей до того момента, когда они попадут к роботу-каменщику, позволяет сократить время простоя и повысить качество работы, ведь все кирпичи уже прошли контроль, и кладка идет, не останавливаясь.

Фактор третий: высотность строительства.

Строительный и инженерный опыт строительства зданий из кирпича определил оптимальные способы кладки кирпича при строительстве высоких зданий. Применение робота-каменщика позволяет реализовать интересные строительные решения, совмещающие в себе несколько разных технологий строительства – монолитный бетон и кирпичная кладка. Подобное совмещение позволяет строить высотные здания в несколько десятков этажей. Подробнее эту технологию мы рассмотрим в отдельной статье. Таким образом и в вопросах строительства высотных зданий робот-каменщик оказывается потенциальным победителем технологии 3-D печати зданий.

Фактор четвертый: люди.

Робот-каменщик требует квалифицированного оператора, возможно, не уступающего по квалификации оператору 3-D принтера. Но при этом нет нужде во втором специалисте – операторе центра по приготовлению смеси. Таким образом, эксплуатация робота-каменщика будет на 50% дешевле, чем 3-D принтера. Кроме того, любой, кто обладает минимальным опытом в строительстве сможет визуально контролировать качество кладки и вовремя корректировать работу, в отличии от процесса 3-D печати, когда на качество конструкции будет влиять множество факторов, трудно контролируемых обычным человеком, к примеру – уровень влажности.

Есть еще один, на мой взгляд, самый важный фактор, формирующий превосходство технологии робота-каменщика над технологией 3-D печати.

Фактор пятый: схема бизнеса.

Выше я писал о том, чем различаются технологии роботизированного строительства, их плюсы и минусы. Теперь нужно сказать о том, как будет строится бизнес на использовании технологий строительства.
Робот-каменщик в нашем проекте использует специальные кирпичи и специальный кладочный клей. Форма кирпича, как и состав клея будут запатентованы, что обеспечит защиту от контрафактной продукции и гарантию качества строительства. Мы планируем продавать не роботов, а кирпичи и клей. Это-главное в нашей схеме бизнеса. Сами роботы будут эксплуатироваться специальными организациями, имеющими необходимых специалистов, способных как управлять, так и обслуживать наших роботов. Инвесторы нашего проекта будут понимать, как и откуда будут появляться деньги. Классический пример, взятый нами за основу – продажа принтера и картриджей к нему. Схема бизнеса понятна, кроме того, в принтере будут встроены механизмы контроля, не позволяющие использовать продукцию сторонних производителей.
Этим наш проект отличается от проектов по использованию 3-D печати принтеров, часто имеющих интерес к самому процессу печати, а не зарабатыванию денег. В общем, кому интересно сотрудничать с проектом (инвесторы, строители или просто интересующиеся) пишите мне на ceo@athouse.xyz, я с удовольствием отвечу.

 

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *