Напечатаем – будем жить

Ярославцы первыми в России разработали и осваивают 3D-строительство.

– Мы уже столько сделали для развития в России строительства передовым методом, что хочется просто уйти на пенсию и выращивать огурцы на своем огороде – у меня это хорошо получается, – рассказывает генеральный директор небольшой ярославской фирмы Александр Маслов.

Лепит, как из пластилина

Однажды в 2014 году радиоинженер авиаоборудования Александр Маслов при поддержке небольшого – всего 12 человек – коллектива своего предприятия взялся ни много ни мало за разработку и внедрение полностью оригинального строительного 3D-принтера.

– Вообще-то изначально это была довольно безумная идея, зародившаяся в моей голове. И в итоге мы с нашей собственной ярославской разработкой не только в России, но и в мире пока одни, - рассказывает Александр Маслов. – А так на планете сейчас всего пять компаний, занимающихся продвижением подобных технологий. Китайцы, например, сегодня тоже развивают 3D-строительство, но держат свое оборудование в секрете, никому не продают, только ездят с ним по материкам и странам, сами строят. Потом все забирают и уезжают. А мы сами придумали промышленную модель строительного 3D-принтера, спроектировали, собрали, сертифицировали его и внедрили в производство. И сами строим, в том числе в нашей Ярославской области.

Строительный принтер в региональной модификации на вид достаточно прост. Основная сложность – в программном обеспечении, которое дает возможность выдавливать с помощью специального устройства «колбаски» разной толщины из бетонной либо гипсовой смеси. Из таких «колбасок», как из пластилина, принтер может сравнительно быстро вылепить самую сложную по форме фигуру – нарисованную в графическом редакторе, ту, которую желает получить проектировщик на выходе. Наши земляки собирают оригинальные принтеры из тайваньских комплектующих, а в качестве софта используют американское промышленное программное обеспечение.

Строительные 3D-принтеры родом из Ярославля разного размера – от малоформатных, 4 на 4 метра, до крупноформатных, 12 на 16 метров - установлены в 30 российских регионах. Приглашают умельцев-разработчиков в Индию, в Данию – строить малоэтажные дома, разрабатывать и внедрять программное обеспечение. Но пока ярославцы не спешат за границу, дел хватает и на родине. Помимо обучения специалистов и проектировщиков работе на принтере, ярославцы занимаются усовершенствованием новой модели, а также разрабатывают оригинальные бетонные и гипсовые смеси – расходный материал для 3D-строительства.

Напечатать просто – построить сложнее

А в Ярославской области по новой технологии строятся индивидуальные дома и коттеджи, например, в Ярославском районе, в Туношенском сельском поселении. Дом площадью 200 квадратных метров со сложными архитектурными элементами частично печатали с помощью принтера прямо на фундаменте, а сами сложные архитектурные элементы – колонны, башенки – делали отдельно, в цехе, потом привозили на площадку и собирали готовое здание.

– Напечатать элементы будущего дома с помощью принтера можно довольно быстро, – рассказывает Александр Маслов. – На 100 квадратных метров готовой площади здания уходит в среднем 120 часов работы оборудования. Причем одно из главных преимуществ такого способа строительства – исключение человеческого фактора, автоматическая работа принтера под присмотром оператора. Но строительство зданий и сооружений – процесс сложный, включающий множество этапов помимо непосредственного изготовления строительных элементов. И как раз на эти операции, например, армирование, сборку, утепление уходит основное время. Проще говоря, в декабре мы весь дом напечатали, а следующие 6 месяцев его собираем, и завершение строительства не так скоро, как хотелось бы.

Однако именно сложные формы и конструкции, вылепленные принтером быстро и точно по проектам, нарисованным в графических программах – одно из основных преимуществ современной технологии строительства. Например, купол идеальной формы для православной часовни можно напечатать буквально за несколько минут.

– Мы сейчас две часовни ставим, полностью созданные и напечатанные по нашей технологии, – рассказывает Александр Маслов. – Одну недалеко от Туношни, в Ярославском районе, другую – в деревне Солонино Ростовского района.

Принтер ничего не забудет

Сегодня строить дома высотой до трех этажей и площадью до 1000 квадратных метров можно без прохождения экспертизы, поэтому новая технология 3D-строительства, еще не зафиксированная в строительных нормах и правилах, может пока использоваться только в малоэтажном домостроении.

– Насколько крепко будут связаны между собой слои напечатанных с помощью 3D-принтера элементов здания в условиях дождей, морозов, других неблагоприятных природных явлений – это серьезный вопрос, – подчеркивает заведующий кафедрой компьютерно-интегрированной технологии машиностроения ЯГТУ Олег Калачев.

И если исходить из того, что строительные нормы выверяются и проверяются временем и реальной эксплуатацией зданий, то бетонные 3D-сооружения, появляющиеся в России, еще слишком молоды. Хотя по распоряжению российского правительства такие нормы и правила для подобного строительства уже готовятся и для многоэтажных многоквартирных домов. Оно и неудивительно: строить жилье быстро и дешево, но при этом качественно, необходимо для выполнения целого ряда государственных жилищных программ, в том числе программы расселения ветхого и аварийного жилья.

Строительством индивидуальных малоэтажных домов с помощью ярославских 3D-принтеров занимается сейчас и предприниматель из Тутаева Евгений Ерохин.

– В настоящее время мы разрабатываем проекты индивидуальных малоэтажных коттеджей, затем будем печатать их модульные элементы на 3D-принтере для последующей сборки дома на участке заказчика, – рассказывает Евгений. – Мы выбрали технологию 3D-строительства, потому что это, несомненно, технология будущего. Чем меньше в нашем деле задействован человеческий фактор, тем лучше.

Конечно, как признают и сами разработчики, 3D-строительство отнюдь не претендует на замещение традиционных технологий – скорее, дополняет их как один из способов возводить строительные объекты сравнительно быстро и недорого. За счет экономии на рабочей силе и благодаря высокой скорости строительства стоимость возведения здания по 3D-технологии снижается по сравнению с традиционными способами в среднем в 1,5-1,7 раз.

– Строго говоря, 3D-принтинг эффективен либо для строительства очень простых, либо для возведения очень сложных с архитектурной точки зрения зданий, – подчеркивает Александр Маслов. – Обычную четырехугольную коробку проще возвести из простых четырехугольных бетонных блоков. И на первое место из достоинств нового метода наравне со скоростью и дешевизной выходит именно минимизация человеческого фактора. Например, сегодня мы ведем переговоры с компанией «Росатом» по поводу заказа на строительство бетонных саркофагов для утилизации ядерных отходов. Раньше эти конструкции, которые погружаются в землю и остаются там навсегда, отливали вручную. В каждом саркофаге присутствует сложная внутренняя система коммуникаций, и порой бывало так, что при ручной отливке из-за того самого «человеческого фактора» забывали то об одной, то о другой внутренней полости – а исправить уже ничего нельзя. В случае создания саркофагов с помощью 3D-принтера о том, что будет «забыта» какая-нибудь коммуникация, не может быть и речи – оборудование все делает в соответствии с программой и ничего не забывает. А в таком деле, как утилизация ядерных отходов, точность важна как нигде.

Впрочем, точность в строительном деле нужна везде, и не только в производстве саркофагов. И если новая технология ее гарантирует, то это уже большое подспорье обычным людям, которым всегда свойственно ошибаться.

Фото из архива Александра Маслова