Тысячи лет люди занимались строительством, не особо вникая, как можно модернизировать процесс в более простой и дешёвый. Более консервативной отраслью, чем строительство, можно назвать, пожалуй, только сельское хозяйство. Но современные общемировые тенденции рынка неумолимы – необходимы инновации для того, чтобы отрасль, во многих странах переживающая существенный кризис, оставалась на плаву. Одним из изобретений, призванных решить эту задачу, стал мобильный строительный принтер 3D-печати компании Apis Cor.
О том, как создавалась эта разработка, нам рассказал ведущий инженер компании Никита Жеребцов.
3D-принтер: что за чудо, и с чем его едят?
Идея использования 3D-принтеров в строительстве принципиально не нова, на данный момент есть достаточно много подобных систем. Почему же эта технология не на слуху не только у широкого круга людей, но и у инженеров, избравших своей отраслью строительство?
Основная проблема 3D-принтеров в ограниченности мест применения. Как правило, они стационарны. То есть ездят по двум параллельно лежащим рельсам, установленным на бетонной поверхности, причем ровной поверхности, что очень важно. Если поверхность неровная, происходит перекос, и вся работа идёт насмарку. Проще говоря, подобная техника нашла своё применение только в крупных предприятиях, имеющих свою промзону, часто с подъездными железнодорожными путями. В наиболее востребованной сфере строительства – возведении домов – использование подобных агрегатов было затруднительно.
Во-вторых, 3D-принтер может создать, грубо говоря, бетонную коробку, основные стены здания, а все монтажные и отделочные работы впоследствии приходится проводить людям. Прибавив к этому значительный срок (до трех недель) и немалую сложность установки самого принтера, требующей также бригады профессиональных монтажников, мы получаем интересную диковинку, малоподходящую для поточного строительства.
Такое положение дел сохранялось, пока не возникла группа перспективных молодых инженеров, решивших вдохнуть в старую идею новую жизнь, используя энтузиазм, сообразительность и особые подходы. Новый мобильный 3D-принтер разработал не технический отдел крупной компании и не коллектив технологического института, а компания Apis Cor, которая в 2016 году имела в своём распоряжении трёх инженеров.
«Это не просто очередной проект: Мы были пионерами и первопроходцами»
Каждый день на планете возникают тысячи стартапов. Большинство из них преследует достаточно простую цель – заработать себе на достойное существование. Цель понятная и похвальная, но цивилизацию вперёд двигают те, кто смотрит шире. Что вдохновило Никиту Жеребцова вступить в команду и принять участие в разработке инновационной техники?
— В Apis Cor я оказался практически с самого начала проекта – с 2016 года. Технология уже прошла первые тесты на работоспособность и пришло время сборки рабочего прототипа, компания перебазировалась из Иркутска в Москву. Другие инженеры вели разработку механической части оборудования, и свои первые месяцы работы я провёл в цеху – изучал имеющие наработки и вникал в особенности конструкции.
— Вы ранее работали на подобных проектах?
— На тот момент нет. Созданием промышленного оборудования я не занимался. Моей областью была авто- и мототехника. В том числе, поэтому меня и пригласили в Apis Cor. У меня был достойный опыт построения конструкций, работы с гидравликой, пневмотехникой и кинематическими схемами.
— Как велись разработки?
Это был в полной мере стартап. У нас были грандиозные планы, и, как только мы думали о том, что еще предстоит сделать, понимали, что часов в сутках явно недостаточно. Наш сборочный цех располагался в городе Ступино (Подмосковье), жили мы там же в большой квартире, которую сняла для нас компания. Пять взрослых человек 24 часа в сутки не отходили друг от друга дальше, чем на 100 метров, и думали только о работе. У нас даже иерархии как таковой не было, мы сами распределяли между собой задачи. В некотором роде мы были семьёй, единомышленниками.
— Подобные нагрузки похожи на одержимость. Что вас принципиально привлекло в этом проекте?
Погрузившись в тему, я понял простой факт: мы не делаем очередной проект со стандартным набором технических задач. Это гораздо большее. Технология строительной 3D-печати способна открыть новую эпоху, кардинально изменить индустрию и решить, наконец, проблему жилья на земле. Архитекторы получат возможность работать с теми формами и идеями, которые невозможно реализовать используя традиционные методы строительства. Мы были пионерами и первопроходцами.
Новые идеи и новые сложности
Изучив имеющийся опыт 3D-печати в строительстве, разработчики стали искать новые подходы, чтобы выработать оптимальную конфигурацию конструкции. Отметя множество предложений, выбрали циркульную конструкцию: машина печатает конструкцию из материала слой за слоем вокруг себя.
— Это казалось рациональным, но сразу возникло множество проблем, к примеру, со стабилизацией и обратной связью, ряд других. Мы ставили перед собой задачу создать полноценный ЧПУ-станок с высокой точностью в формате прототипа. Готовые решения мы почти не применяли. Все механизмы, отвечающие за стабилизацию, подъём, жёсткость конструкции, подачу смеси и систему управления, мы разрабатывали фактически с нуля. Готовых решений для циркульной конструкции принтера не существовало в природе.
— Что вам больше всего запомнилось в плане трудностей?
— Когда день Х — печать первого демо-дома был близок, наши планы чуть не сорвали морозы! Это был конец января- начало февраля 2017 года, подмосковное Ступино и температура днем редко поднималась выше -25С. Все оборудование было готово к печати: исполнительные механизмы, электроника, программный код. Оставался один вопрос – где проводить испытания? В производственном цехе целый дом просто бы не уместился. Поэтому мы решили возвести шатер на улице и печатать здание внутри него. Нам пришлось отдельно утеплять трубы с водой, которые вели воду в шатер к оборудованию. В противном случае вода для смеси замерзала бы в трубах, не доходя до оборудования. Для поддержания хоть немного плюсовой температуры, нам также пришлось заливать пеной все швы в шатре, устанавливать систему обогрева, и мы, наконец, только после этого смогли спастись от мороза и успешно перейти к печати демо-дома. Возведение стен дома площадью 38 кв.м. в общей сложности заняло менее 20 машино-часов. По окончании печати здания, какое-то время мы еще до конца не осознавали, что напечатав дом целиком на строительной площадке без каких-либо дополнительных сборок и манипуляций, мы вывели строительную 3D печать на новый уровень.
— Занимаясь чем-то абсолютно новым, с чем вы столкнулись, кроме консерватизма?
— В основном, проблемы были в процессе сборки прототипа. Нам требовались сложные детали в единичном экземпляре, что очень ограничивало нас в плане поставщиков. Приходилось прибегать к услугам мелких производителей. Это значит, качество деталей оставляло желать лучшего, а срывы сроков поставок были обычным делом. Причем это касалось как российских, так и иностранных поставщиков. Очень жёстко всё было в плане сроков – слово «дедлайн» буквально вязло на зубах. Порой не оставалось времени на тестирование узлов, рабочее решение нужно было СЕЙЧАС. Из-за этого приходилось сразу изготавливать узел в конечном его виде. От этого ответственность каждого инженера перед командой была колоссальной.
— Что помогло справиться с постоянным прессингом?
— Отсутствие в стартапе жёсткой иерархии, присущей крупным компаниям. Каждый участник команды может полностью раскрыть себя, и это увеличивает его эффективность в разы. Инженер – это ведь, прежде всего, творческая профессия. И если у тебя есть возможность реализовывать собственные идеи, воплощать их в жизнь, это ценно. На крупных коммерческих или государственных предприятиях это непозволительная роскошь – слишком велики риски.
— Последний вопрос: почему вы стали инженером?
— Я хочу изменить мир вокруг себя и хочу измениться сам. Каждый выбирает путь для себя, и я счастлив, что попал в эту компанию, где мне дали возможность выйти на новый уровень, делать то, что я действительно хочу.
Комментарии (27)
Londoner
14.12.2019 23:30+1Про перекрытия спросили до меня, я спрошу как быть с гидроизоляцией, притолоками, электрикой, трубами, сантехникой, столяркой, дверьми, окнами, лестницами, штукатуркой и покраской стен, плиткой в ванной и ещё кучей подобных вопросов?
Вы по сути автоматизировали только работу каменщика? Ну так стоимость их работы, это, думаю, лишь 5-10% от себестоимости дома, нет?
achekalin
14.12.2019 23:36Несколько лет назад видел ТВ ролик именно про этот дом. Вот только, кроме слова стартап, мало из поста понял. Внешне, как кажется, проект на том же уровне, что и в тв-сюжете, о котором выше упоминаю, а ведь для стартапа пара лет — это срок, за это время такие принтеры уже должны были были если не продаваться на каждом углу, то хотя бы использоваться для недорогого строительства.
Правда, смущает, что дом метров в 40 построить получилось, а вот в 120-200, а то и в 400 метров — как кажется, "полярный" (работающий "из точки") принтер вряд ли осилит. В общем, подробностей бы о дальнейшей судьбе проекта, и где такие принтеры сегодня можно встретить.
LibrarianOok
14.12.2019 23:51Ну, можно уйти в высоту и блочность. Поставить несколько принтеров рядом, согласовав движение стрел.
stalinets
15.12.2019 00:45Вот, кстати. Уже не раз выкладывал на Хабре эту картинку.
Это скан обложки журнала Техника - молодёжи, май 1957 года.
Zmiy666
15.12.2019 03:43хм… не взлетит, разве что делать разные архитектурно-дизайнерские формы малого размера.
А так как бы не хотелось дизайнерам делать разные кривые фитюльки — практичной формой был, есть и будет параллелепипед, тупо из-за эффективного использования площади/объема, иначе придется изготавливать мебель специально под нужную кривизну, а не тупо купить в ИКЕЕ, да и много пром оборудование нельзя сделать под криволинейные, оно прямоугольное и производство иного затрат не окупит. Не говоря уже о ерунде вроде пластиковых канализационных труб — ибо пустить трубу вдоль стенки — значит лепить колена каждый метр, с вент коробами — те же проблем — да даже плинтус и тот — хрен положишь нормально. И кто бы что не говорил, но подготовить привезти и установить пол, четыре стены и потолок (а то и сразу готовую комнату с отделкой и коммуникациями внутри) — всегда будет в сотни раз быстрее и дешевле, чем печатать с принтера. Разве что на луне, без атмосферы — сферические поверхности могли бы иметь место, по тому как хорошо сопротивляются разнице давлений, там в отсутствии материалов и производства — вполне можно положиться на принтер спекающий молотую лунную породу — спешить некуда, строят роботы.200sx_Pilot
15.12.2019 03:55Магистральная канализационная труба бывает длиномерной.
Поставляется бухтами около 6 метров диаметром.
Циркульная печать — один из шажков в сторону координатной печати.
Принтеры сначала тоже были символьными и матричными :)
arheops
15.12.2019 07:32Канализацию — напечатать. Мебель и плинтуса — тоже.
Вполне реально. Но учитывая, что текущие принтеры печатают только «удобные» для себя дома — нескоро.sshikov
15.12.2019 11:04>Мебель и плинтуса — тоже.
Понятно что многое тоже можно напечатать, но не все печатать разумно. Как минимум, для этого потребуется гибкая и быстрая замена материала, ведь трубы, принтуса и пр — это не то же самое, что стены.
А пока мы лучше на деревянной мебели посидим.arheops
15.12.2019 11:05Ну в старом жилом фонде плинтуса — бетонные. Не вижу проблем тут так же делать.
serjmd
15.12.2019 14:19Вообще-то, плинтус делается еще и затем, чтобы скрыть нижний край обоев и край полового покрытия. В бетонном же плинтусе нет ни малейшего практического смысла.
arheops
15.12.2019 14:24А вы, простите, какого года рождения?
Во всех городах, где я был, жилье гдето 80го года сдачи сдавалося приблизительно с таким комплектом
1) на полу плитка из пвх или ламината. Материал точно не в курсе, но она становилася жесткая и отваливалася лет через 5.
2) стены поштукатурены сильно песчаной штукатуркой и ПОКРАШЕНЫ.
3) плинтуса либо бетонные, либо деревянные и покрашены той же краской. Если деревянные — прибиты гвоздями соткой.
В подьездах практически всегда плинтуса были бетонные. Как и лестницы, допускалися только стандартные бетонные.serjmd
15.12.2019 17:28Я в таких квартирах ремонт делал. Отклонение стены от вертикали вполне может быть до десяти сантиметров. Плюс «пузо».
Но я писал о том, что нет перспективы для бетонного плинтуса внутри комнаты.
И данный принтер мог бы занять свою нишу при массовом индивидуальном строительстве. Но у нас пока курс на человейники.
DrPass
15.12.2019 04:58Присоединяюсь к скептикам. С технологической точки зрения интересно, с практической строительные 3D-принтеры не имеют особых преимуществ перед классическим строительством. Это и не быстрее, и не дешевле. А самое неприятное, что и каких-то перспектив в будущем сделать быстрее и/или дешевле не представляется.
А если взять технологии-конкуренты, то например модульная сборка зданий в разы уделает 3D-печать по всем параметрам, разве что кроме возможности создавать сильно нестандартные конструкции.Vkuvaev
15.12.2019 14:15В текущем моменте, Вы правы, но если посмотрите на 3D печать металлами и композитами, как на пример родственных технологий, то станет очевидным что прогресс в 3D печати может быть впечатляющим в обозримое время.
3D печать зданий, как новый подход, не обязан копировать способ возведения и разводки коммуникаций классических зданий. Может быть появится что-то новое. Отрицать же потенциал неразумно. Как пример, нет запрета на совмещение технологий печати, можно подумать о совмещении печати с укладкой кабелей и гибких труб И так далее.
Это самое начало. Жду когда коробки научатся делать хорошо и начнут делать комбайны — коробка + инженерка
REPISOT
15.12.2019 12:03Почему-то все производители или рекламщики строительных 3D-принтеров приводят в качестве рекламы круглый одноэтажный сарай. Но кому он нужен? Дом без углов хорош только чтобы развлекать дизайнеров.
Но есть вот это
Заголовок спойлера
nee77
15.12.2019 14:51По идее, любая механизация/автоматизация труда должна экономить время и/или материалы. Время, которое тратится на возведение стен в общем времени строительства «под ключ» крайне мало. Конечно, все зависит от типа строения. Но даже для простого жилого дома помимо стен нужно сделать: гидроизоляцию, электрику, водоснабжение и отделку.
Как уже было сказано выше, такое устройство отлично подойдёт для малых архитектурных форм или для выставочных помещений со сложными криволинейными формами, а для массового применения может оказаться очень невыгодным.
SdrRos
15.12.2019 19:21По мне так как в классическом строительстве так и в попытке автоматизировать это самое строительство сделав заливку смеси без участия человека есть один общий недостаток — это сложность повторного использования материалов и модернизации получившихся конструкция. Не лучше ли разработать модули содержащие в себе всё необходимое(каналы под трубы, кабели, крепления навесной мебели, теплоизоляцию. крепления наружной отделки...). Чтобы при необходимости можно было это всё разобрать и перевезти на новое место, докупив модулей достроить новое помещение… Производство модулей в заводских условиях позволит обеспечить стабильное качество и снижение стоимости. 3D печать всё-таки больше подходит для штучных изделий.
carpaccio
15.12.2019 21:27Не могу представить какие-то практические применения этой технологии — дороже сборного железобетона, каркасного строительства, и готовых домиков сделанных за заводах. Даже хипстеры брать не будут, потому как бетон это неэкологично.
agat000
18.12.2019 11:06из того что я видел, могут вполне зайти изготовление малых форм — дизайнерских скамеек, статуй, беседок и фонтанов. Красиво, необычно и вручную сложно сделать.
mxms
Меня в этой строительной 3D печати бетонными смесями напрягают вопросы прочности получаемых конструкций. Железобетон ведь появился не на ровном месте…
Затем вопрос реализации перекрытий. 3D печать здесь, насколько я понимаю, неприменима.
Nikita_Zherebtsov
Спасибо за конструктивный вопрос. Командой Apis Cor разработан состав смеси, которая соответствует всем строительным нормам(все сертификаты получены), идеально подходит для применения в 3д печати, а так-же является экологически чистым продуктом. К слову это и не бетон, т.к. в составе смеси содержание цемента минимальное. Вопрос с армированием конструкции тоже решен и очень схож с армированием блочных конструкций.
Вопрос про перекрытия тоже резонный, и мы как раз работаем над решением. В скором времени сможем представить печать с закрытием всего контура здания.
DGN
Логично печатать перекрытие отдельно и краном ставить. С другой стороны, тогда его ведь можно просто залить в форму. Ой, я кажется изобрел ДСК.
Еще вам вопрос, а насколько замедлится строительство если циркулярный принтер будет строить дом классических форм?
Далее, насколько близко подошли технологии к принтеру штукатуру и принтеру маляру?
Ну и насколько дороже обходится смесь для печати, по сравнению с традиционными строительными материалами?
MPaul
Забыли еще принтер-водопроводчик, принтер-электрик, принтер-вентиляторщик,…
Apazhe
А в чём проблема сразу печатать каналы для вентиляции, труб и проводов?
grumpytoe
«Вопрос с армированием конструкции тоже решен и очень схож с армированием блочных конструкций.» — поподробней плиз. На мой взгляд это основной нерешенный вопрос, ставящий крест на эту технологию.
4iloveg
Бетоном может называться смесь вовсе не содержащая цемента.
cyber-jet
На сколько я знаю, печатается только контуры объёмов стен, а потом туда вкладывается арматура, если нужно, и закачивается бетон, т.е. печатается своего рода несъёмная опалубка. Перекрытие заливается по классической монолитной технологии.