Друк будинку на 3D-принтері

3D-друк - одна з найбільш обговорюваних технологій останнього десятиліття. Дехто розглядає його як початок третьої промислової революції, інші більш схильні бачити недоліки.

Тож наскільки реальний друк будинків на 3D-принтері? Сьогодні поговоримо про рівень розвитку 3D-друку в різних країнах і дізнаємось, як новітні технології змінюють уявлення про можливості дизайну та архітектури.
⠀

Про 3D-друк

Технологію 3D-друку винайшов американський інженер Чак Халл (Chuck Hull). Він запатентував цей процес 1986 року і спочатку назвав його стереолітографією. Метод передбачав з'єднання молекул за допомогою лазера для трансформації полімерів у тверді форми.
⠀
Перше застосування 3D-друк знайшов в автомобілебудуванні - з його допомогою почали робити так звані "швидкі прототипи". Головна перевага технології полягала в тому, що відтепер не потрібно було відливати форми. Це істотно знизило витрати на проектування. Крім того, порівняно з випилюванням прототипу з дерева, стало значно менше відходів, адже раніше весь матеріал, що залишився, доводилося утилізувати. У 3D-принтері об'єкти друкуються пошарово, у чомусь повторюючи ідею струменевого друку на папері. Тільки процес повторюється багато разів, а замість чорнила беруть більш твердий матеріал. При невеликому зміщенні між шарами з'являється об'єм, або, як нині прийнято говорити, 3D-ефект.
⠀
Матеріали в 3D-друку використовують різні, від синтетичних смол і пластику (найчастіше) до сталі та бетону. Сьогодні компактні моделі 3D-принтерів все частіше з'являються в дизайнерських студіях, школах і навіть у приватних будинках.

⠀
3D-друк у Китаї

Китай - найбільший архітектурний об'єкт, створений за допомогою 3D-принтера, з'явився саме в цій країні. Павільйон "Вулкан" було відкрито для відвідувачів у 2015 році під час Пекінського тижня дизайну (Beijing Design Week 2015). Авторами проекту були архітектори Сюй Фен (Xu Feng) і Юй Лей (Yu Lei). Звісно, павільйон завдовжки 8,08 м і заввишки 2,88 м був надрукований не за один раз. Насправді його зібрали з 1023 окремих частин, кожна з яких була надрукована на 3D-принтері.
⠀
Хоча це досягнення і потрапило до "Книги рекордів Гіннеса", воно також засвідчило, що сфера застосування 3D-друку поки що дуже обмежена. Щоб створити цілий будинок на 3D-принтері, принтер має бути гігантським або, принаймні, вміти їздити вздовж спеціально споруджених будівельних риштувань. Масштаб - ось причина того, чому 3D-друк все ще перебуває на ранній стадії розвитку в усьому, що стосується архітектури.

Як надрукувати цілий будинок

"У Китаї теж уже друкують цілі будинки на принтері, - каже доктор Джейн Баррі, доцент лабораторії Spatial Information Architecture Laboratory при Мельбурнському королівському технологічному університеті. - Хоча на цьому етапі вони все ще виглядають сирувато". Вона має на увазі проект компанії Winsun, яка вже надрукувала кілька бетонних будинків у Китаї. Цей проєкт найчастіше наводять як приклад, коли мова заходить про 3D-друк у будівництві. Представники компанії заявляють про суттєву економію. Так, порівняно з традиційним будівництвом, на друк нового будинку потрібно на 60% менше матеріалів, на 70% менше часу і на 80% менше трудовитрат. Сам принтер при цьому має гігантські розміри - 150х10х6,6 м!

Професор Джейн Баррі з Мельбурнського технологічного говорить: "Головна перевага 3D-друку не в масовому виробництві, а в можливості створення індивідуального дизайну і різноманіття варіантів. У нашому університеті ми приділяємо особливу увагу друку з металів, наприклад при виробництві вузлових елементів конструкцій будівель за індивідуальними мірками. Якщо зменшити кількість матеріалу в готовому виробі, то відповідно знизяться його вага і загальне навантаження на фундамент, не кажучи вже про економію витраченої енергії. У цьому питанні 3D-друк - справжня знахідка, адже виробництво вузлових елементів конструкції будинків в інший спосіб, наприклад литтям, може бути дуже дорогим, а з новою технологією за набагато меншу вартість можна навіть надрукувати кілька запасних деталей на випадок ремонту".
⠀
Співпраця Університету Неаполя і компанії WASP, яка займається сучасними технологіями, дала змогу об'єднати красу італійської архітектури з технікою модульного будівництва.
⠀
Компанія WASP була заснована 2012 року італійським підприємцем Массімо Моретті. Її основна діяльність спрямована на просування енергозберігаючих методів будівництва та підтримку виготовлення будівельних модулів на місці. Разом із Неапольським університетом її фахівці розробили бетонні опори, які можна надрукувати на 3D-принтері та використовувати в найрізноманітніших будівельних проєктах.
⠀
Шанувальники нової технології буквально підштовхують нас до порогу нової ери. Якщо вчені стануть ділитися своїми розробками, і технологія буде доступна кожному, 3D-друк дійсно зможе змінити світ. Виробництво необхідних предметів може переїхати в кухні та вітальні, і тоді ми будемо менше забруднювати навколишнє середовище, оскільки необхідність у перевезенні та доставці товарів знизиться багаторазово.
⠀
Але якщо ми говоритимемо про архітектуру, то тут розміри продовжують бути серйозною перешкодою для подальшого розвитку технології. Крім того, список будівельних матеріалів, які можна заправляти в 3D-принтери, поки що дуже обмежений. Але з розвитком технологій і ці проблеми будуть вирішені та буде можливість побачити серійне будівництво цілком придатних для життя.

⠀
Доктор Джейн Баррі говорить і про серйозну конкуренцію технологій у будівельній індустрії: "Я припускаю, що в наступні десять років 3D-друк розвиватиметься паралельно з іншими технологіями, але власні гроші я б вклала не в нього, а в дерев'яне будівництво, - це найочевидніший тренд". На її думку, клеєна багатошарова деревина з поздовжньо-поперечним розташуванням шарів - це як "фанера на стероїдах". Такий матеріал чимось нагадує бетон у тому сенсі, що з нього можна побудувати будинок цілком, без внутрішнього каркаса. Це означає, що потенційно будинки можна буде будувати швидше і дешевше. "Я не кажу, що ці технології не можуть співіснувати, - додає вона. - Зрештою, 3D-принтер можна заправити і матеріалом на основі деревини".
⠀
Потрібно ще багато чого вивчити й випробувати. Можливо, ми і не станемо друкувати будинки на Місяці в найближчому майбутньому, але 3D-друк, безумовно, зробить можливим будівництво будинків складнішої геометрії. Уже досить скоро складові частини будівель, надруковані з декількох матеріалів, зможуть пристосовуватися до кліматичних змін. У будь-якому разі, наступного етапу в розвитку 3D-друку будинків ми чекатимемо з нетерпінням і трепетом. 

А результат буде вражати не тільки зовні, а й з середини.