Строительная 3D-печать бетоном
Содержание:
- Строительная 3D-печать бетоном: от замысла к реализации
- Отличия технологии строительной 3D-печати бетоном от технологии литья
- Строительная 3D печать бетоном: концепция БЦК – печатаем только суть
Ещё десять лет назад неотъемлемым этапом процесса изготовления бетонного изделия «уникальной» формы являлось, в первую очередь, изготовление опалубки соответствующей конфигурации – деревянной либо металлической. После применения она, как правило, утилизировалась, а стоимость материала и её изготовления относились к общей стоимости самого изделия «сложной» формы. Отметим, что для изготовления типовой скамейки или, например, бордюра, данная схема целиком и полностью себя оправдывает: в процессе непрерывной оборачиваемости опалубки, она становится рентабельной на тираже в сотни одинаковых изделий. В случае же малых архитектурных форм (МАФов), изготавливаемых по индивидуальному дизайн-проекту, становится очевидна необходимость соответствующей штучной сложной оснастки.
Инновационная технология строительной 3D-печати бетоном призвана решить проблему создания уникальных архитектурных элементов без затрат на сложные опалубочные системы. В каталоге выпускаемых Холдингом БЦК изделий эта категория представлена в разделе «3D-Печать бетоном», где собрано множество МАФов (вазоны, цветочницы, скамейки, урны и т.д.), которые изготовлены по технологии строительной 3D-печати бетоном. Она заключается в послойной экструзии бетона по траектории, соответствующей внешнему периметру изготавливаемого 3D-изделия, и задается программой, управляющей строительным портальным 3D-принтером, соответствующим цифровым G-кодом.
Строительная 3D-печать бетоном: от замысла к реализации
Создание бетонного 3D-изделия выглядит так: вначале архитектор создаёт дизайн-проект. Инженер-конструктор, в свою очередь, предусматривает расположение рабочей и распределительной арматуры, а также наличие технологических отверстий, необходимых как для восприятия эксплуатационных нагрузок, так и непосредственно для монтажа бетонных изделий в проектное положение. Затем, в соответствии с разработанным в рамках дизайн-проекта эскизом 3D-изделия создаётся трёхмерная модель, которая сохраняется в *.stl* формате (стандартный формат файлов для хранения трёхмерной геометрии объектов). Созданная модель затем проходит «лечение» в Autodesk Netfabb, заключающееся в устранении дефектов *.stl* файлов, сводящееся к оптимизации топологии для безошибочной печати изделия заданной конфигурации. На следующем этапе «пролеченный» трёхмерный объект, сохранённый в том же формате, загружается в специализированные программы-слайсеры (такие как Simplify 3D, Ultimaker Cura и прочие). Их задачей является перевод трёхмерных цифровых моделей в «инструкции» для принтеров – G-коды, которые и определяют регламент работы 3D-принтера в рамках сессии печати. Результатом является создание 3D-изделия (или их группы) заданной геометрии.
Казалось бы, всё достаточно просто за счёт высокой «цифровизации» процесса. Однако в процессе 3D-печати применяется специальная бетонная смесь. К ней предъявляются жёсткие требования, относящиеся к специфическому свойству коагуляционных структур – необходимой тиксотропии: когда после снятия технологической нагрузки за относительно малое время происходит восстановление структуры, в результате чего появляется пластическая прочность. В результате достижения бетонной смесью необходимой тиксотропии, удаётся обеспечить необходимую вязкость бетонной смеси, регламентированные сроки схватывания, высокую адгезию между слоями, что в целом способствует обеспечению устойчивости формы 3D-изделия в процессе его производства. Технологическая сложность получения таких бетонных смесей заключается в том, что бетонная смесь должна демонстрировать практически в один и тот же момент времени противоречащие друг другу характеристики. С одной стороны, она должна обладать высокой подвижностью (быть практически литой) для хорошей проходимости в процессе нагнетания под давлением по трубопроводу принтера, а, с другой стороны, после истечения из сопла принтера, данная смесь должна достаточно быстро схватываться для сохранения формы экструдированного слоя под действием веса от вышеуложенных слоёв, обеспечивая максимальную строительную высоту напечатанного элемента.
Таким образом, для каждого проекта необходимо подобрать параметры самого изделия и процесса 3D-печати. Для каждого проекта определяются форма и геометрические размеры изделия, способ его армирования, состав бетонной смеси, скорость перемещения сопла, параметры подачи смеси и другие технологические характеристики. Оптимальное сочетание этих параметров позволяет получить изделие заданной формы и обеспечить стабильность процесса 3D-печати. В свою очередь, успешное решение данной оптимизационной задачи является следствием работы коллектива, состоящего из архитекторов, конструкторов и технологов.
Отличия технологии строительной 3D-печати бетоном от технологии литья
Ключевое отличие заключается в способе формирования изделия заданной геометрии. Так, в процессе литья, форма задаётся заранее изготовленной технологической оснасткой – опалубочной системой, а в процессе строительной 3D-печати геометрия изделия создаётся в процессе перемещения сопла принтера по задаваемой в цифровом G-коде траектории движения и сохраняется благодаря обеспечению необходимой тиксотропности используемой бетонной смеси, обеспечивающей высокую «формоустойчивость» экструдируемых слоёв бетона.
Несмотря на преимущества строительной 3D-печати, такие как отсутствие опалубки, внедрение последней отнюдь не призвано заменить литье. Если речь идёт о массовом производстве изделий типовой формы, строительная 3D-печать бетоном может оказаться менее экономичной из-за продолжительности работы принтера. В этом случае затраты на изготовление опалубки оправдываются её многократным использованием.
Для нетиповых изделий сложной и уникальной геометрии ситуация иная. Здесь строительная 3D-печать бетоном позволяет отказаться от изготовления специальной опалубки и реализовать проект - от создания прототипа до получения готового изделия заданной формы.
Строительная 3D печать бетоном: концепция БЦК – печатаем только суть
Сегодня строительная 3D-печать бетоном широко применяется для изготовления малых архитектурных форм (МАФ), используемых при благоустройстве городской среды и частных территорий.
Примеры успешно реализованных Проектов Холдингом, Вы можете просмотреть, открыв вкладку «3D-печать бетоном» на сайте БЦК.
БЦК приглашает к сотрудничеству в области строительной 3D-печати бетоном физических и юридических лиц. Мы изготовим по разработанному для Вас индивидуальному дизайн-проекту малые архитектурные формы любой сложности: вазоны, урны, цветочницы, скамейки, элементы лестниц и ограждений, а также прочие архитектурные элементы. Узнать стоимость, сделать заказ, согласовать дизайн-проект, можно, позвонив нам по телефону +375 (33) 361 54 80.
