Подробнее о 3D-печати домов – эксклюзивное интервью 3D Today c Андреем Руденко

Не так давно мы рассказали об интересном инженерно-архитектурном проекте, напрямую связанным с применением 3D-печати. Героем нашей истории стал Андрей Руденко, построивший опытную установку для аддитивного строительства бетонных зданий.

Нам удалось связаться с Андреем, чтобы расспросить его о проекте поподробнее. Г-н Руденко любезно согласился ответить на вопросы редакции и наших читателей.

– Добрый день, Андрей. Последние несколько лет интерес к 3D-принтерам растет в геометрической прогрессии. Расскажите, насколько перспективно использование 3D-принтеров в сфере строительства, и где регионально они будут пользоваться большей популярностью?

– История начинается лет восемь тому назад, когда профессор из Калифорнийского университета начал активно пропагандировать метод строительства с помощью 3D-принтера. К сожалению, за эти годы он не смог сделать полноценную машину для печати, и я прекрасно понимаю почему – это крайне сложно. Китайцы сумели, но сделали все по-китайски: взяв за основу его идеи, они упростили их, вложили большие деньги и построили первые образцы, чем вызвали резонанс и интерес в мире. Конечно, специалисту сразу видно, что в их работе много «проколов», и полноценными эти дома сложно назвать. Тем не менее, это шаг вперед.

– Какие есть преимущества перед классическими способами строительства?

– Сейчас мы стоим в самом начале пути. Будущее многое покажет, но есть некоторые факторы, которые можно учитывать при просчете перспектив. Первое – стоимость зданий значительно снижена не будет, вопреки восторженным ожиданиям, потому как стоимость определяется не только стоимостью стен, но и стоимостью участка, отопления, крыши, окон, различных разрешений и так далее. В то же время, когда технология заработает по полной, это позволит перейти на принципиально новый уровень технологии строительства.

Сейчас мы, как не обидно, строим на уровне 16-17 века: механизация есть, но в реальности присутствует слишком много ручного труда. То есть, затраты на труд составляют слишком большую часть строительства. Например, сколько раз нужно сделать замеры рулеткой, начиная от возведения цоколя и заканчивая установкой мебели? Вероятно, тысячи раз. Каждая бригада, каждый человек должен каждый участок перемерять сотни раз – кроме бессмысленной траты времени это еще и вероятность совершения ошибки. Кто когда-либо строил, тот знает, о чем я говорю...

– Представим, что 3D-принтеры приобрели широкую популярность в сфере строительства. Как это повлияет на надежность построек, стоимость и скорость их возведения?

– Регионально они поначалу получат распространение там, где найдется группа энтузиастов – тех, кто будет продвигать технологию. В дальнейшем получит распространение в тех странах, где есть квалифицированные кадры. Это точный инструмент, требующий знания в настройках и обслуживании, ну и, конечно, более-менее теплого климата с длинным строительным сезоном. Хотя, я проводил эксперименты и при нулевой температуре: получались достаточно хорошие результаты. В дальнейшем, специалисты по вяжущим материалам найдут способ продлить строительный сезон.

Здесь есть, как обычно, два направления: сделать жилье доступным и красивым. Если говорить о доступности, я бы сказал, что идеальным вариантом на сегодняшний день является технология заливки пенобетона в съемную опалубку, но почему-то она не получила должного распространения. Вероятно, люди все же не хотят типовых, похожих домов, а желают видеть свои проекты со своими «наворотами». Кроме того, бетонный дом требует внешней отделки, что требует дополнительных затрат.

Теперь перейдем к дорогим домам – так сказать, с архитектурными излишествами. Технология 3D-печати позволяет легко, одним кликом мышки менять размер и конфигурацию, с легкостью строить, например, любой конфигурации колонны, арки, дуги, что крайне сложно и дорого делать из классических материалов – таких, как кирпич или дерево. Вы пробовали сделать круглую колонну из прямоугольного кирпича? Это мечта архитекторов на протяжении столетий. Я думаю, что дальше качество перейдет в количество. Рано или поздно, технология строительства люксовых домов перейдет в сферу строительства недорогих домов и повлияет на цену.

– Что изменится для людей занятых в строительстве? Останется один 3D-инженер и группа помощников?

– Здесь важен человеческий фактор. Для людей ответственных, умеющих внимательно контролировать процесс, будет все нормально и с качеством, и с количеством, и с доходами. Те, кто привык думать на уровне «молотка и мастерка», скорее всего и дальше будут работать по классическим технологиям. Появятся новые профессии. Помните, сколько профессий появилась с появлением компьютеров после пишущих машинок? Вероятно, потребуется больше специалистов для внутренней отделки. Для печати стен будет нужен один квалифицированный специалист, умеющий настраивать программы, хорошо разбираться в чертежах (точнее, в файлах) – то есть, имеющий знание в архитектуре, программировании, электронике и механике. Плюс пара помощников. Я вижу основное применение 3D-печати все же в частном секторе строительства. В разработке моего принтера я делаю акцент на возможность эксплуатации небольшими бригадами, нежели крупными компаниями – учитываю такие факторы, как простота и ремонтопригодность.

– Есть ли какие-то секреты в технологическом процессе печати?

– Основной секрет – это очень точное дозирование, точный контроль всех процессов. Основной проблемой моих конкурентов была и остается экструзия. Мне удалось решить этот вопрос одним простым генеральным ходом. Также, я сумел решить основную проблему утепления – кстати, используя русские наработки. Общепринятое мнение, что в России не ведутся разработки, неверно. За период, когда был ослаблен контроль в сфере строительства, многие умельцы сумели сделать уникальные разработки, чего на хваленом Западе и в помине нет из-за тотального жесткого контроля. Но мне не хотелось бы раскрывать все секреты в прессе раньше времени, поскольку сейчас начинается довольно сильная конкуренция, и мои идеи могут стащить крупные компании.

– Насколько качественные постройки получаются по прочности? Скажутся ли на материале погодные условия: дожди, жара, ураганы, землетрясения? Скажется ли на прочности изменение планировки в доме? Например, расширение проема под новую дверь?

– Настолько же прочные, как и монолитный бетон/пенобетон, с той разницей, что слоистая покрашенная структура еще и несет декоративный эффект в отличие от скучного бетона. Монолитное строительство считается самым прочным на случай катаклизмов, и хотя я сторонник печати всего, что можно внутри сразу, если кто-то планирует в будущем перепланировку, то пару стен можно сделать из гипсокартона, чтобы позже передвинуть. Дело в том, что в отличие от конкурентов, я рассматриваю напечатанные стены всего лишь как несъемную опалубку. Соответственно, внутрь заливается все, что угодно – в зависимости от климата и от требований прочности.

– Планируете ли Вы ставить иные эксперименты в области 3D-печати, помимо строительства? Каким Вы видите использование 3D-печати в будущем?

– Я буду концентрироваться на различных видах 3D-принтеров для строительства. Очень многое можно сделать. У меня в разработке еще три вида строительных принтеров, основанных на других принципах. Как минимум, я буду добавлять возможность шлифовки и гравировки стен, чтобы внутри дома стены стали гладкими или имели какие-то рисунки или другие текстуры. Это усложнит конструкцию, но рано или поздно это нужно будет сделать в более дорогой версии принтера. В идеале, я хотел бы совсем уйти от использования гипсокартона – этот материал слишком опасен для тех, кто его устанавливает. Постоянная пыль неизбежно приводит как минимум к хронической аллергии. Если говорить о 3D-печати в других сферах, эта технология явно превзошла мои ожидания. Поначалу я был скептиком, но сейчас вижу, что развитие идей идет в совершенно неожиданных направлениях. Вполне возможно, что это изменит саму структуру общества. Отпадет необходимость бесконечных бессмысленных транспортировок. Если будет возможность печатать детали, запчасти или органы в деревне, тогда не будет и нужды концентрироваться в больших городах. Это может многое изменить.

– Какова запланированная стоимость строительной установки и насколько быстро она окупится?

– Сейчас установка находится в экспериментальной стадии. Стоимость можно будет оценить только после постройки нескольких домов. Я бы сказал, что примерная стоимость составит $20 000 - $50 000 в зависимости от модели и комплектации. Качественная электроника и моторы стоят на порядок дороже обычных. В то же время я думаю, что имеет смысл продавать базовые сборочные комплекты для тех, кто сможет сварить и собрать все остальное сам. Наверное, такой комплект основных частей будет стоить около $10 000 в зависимости от спроса. Нужно понимать, что мы сейчас присутствуем при рождении целый индустрии, мы на уровне создания первых компьютеров типа Atari или Spectrum. Дальше будет веселее: жуткая конкуренция, взрывной спрос и так далее. Если считать, что дом строится около недели, то при наличии спроса установка окупится довольно быстро. Понятно, что нужно иметь связи с архитекторами, иметь своих потенциальных клиентов.

– Какие материалы Вы используете для печати?

– Стараюсь использовать обычный цемент-песок с добавками, стараюсь избегать дорогих и редких компонентов. Пока получается.

– Каков размер принтера?

– Принтер движется по рельсам, которые можно удлинять хоть до 100 метров, а вот кран-балка пока имеет ограничение около десяти метров. Второй принтер делает дома круглой формы, но это дело будущего, когда архитекторы проснутся и захотят чего-то принципиально нового.

– Вредно ли жить в таком доме? Как обстоит с теплоизоляцией? Предусмотрена ли шумоизоляция?

– Я сам жил в доме из газосиликатных блоков много лет, у меня только положительные впечатления. Вся прелесть в том, что легко изменить ширину и толщину стен с учетом разного климата чуть ли не одним кликом. Соответственно, меняется теплопроводность. Теплопроводность, то есть плотность пенобетона, также можно регулировать при заливке – она примерно как у древесины. Поскольку себестоимость пенобетона невысока, можно сделать стену 50-сантиметровой толщины стену, и будет вам счастье.

– Какой высоты можно построить дом?

– С точки зрения оптимального строительства, я ориентируюсь на два этажа, но если местность продувается ветром, то, к сожалению, на уровне второго этажа дует намного больше – раскачивает кран-балку. Я работаю над этим вопросом. Опыт покажет, что лучше – один длинный этаж или два компактных.

– Можно ли печатать дом газобетоном?

– Почти. Газобетон делается в заводских условиях, а пенобетон на стройплощадке. Пенобетон дешевле и лучше в плане водопроницаемости.

– Как будет осуществляться армирование? Предусмотрены ли какие-то прерывания в процессе работы или нужно будет следить, и успевать подложить арматуру?

– Я планирую 50 сантиметров в день (это со всеми перегородками, лестницей и прочим, так что это хорошая скорость). Соответственно, положить арматуру не проблематично, хотя скажем честно: большинство домов из пеноблоков стоит много лет без арматуры при наличии нормального фундамента, но монолитные прочнее. Я бы кинул пару ниток арматуры сверху и снизу.

– Предусматривается ли утеплитель внутри стен, или они будут оставаться пустыми?

– Пустыми сделать легче всего, но это только для нежилых помещений или для теплого климата.

– Сможете ли Вы создать укладчик кирпичей по аналогии?

– По этому вопросу не ко мне. Германия производит много таких устройств.

– Решен ли вопрос фундамента?

– Фундамент обычный. Нужно лишь рассчитать нагрузку.

– Как будут производиться горизонтальные перекрытия? Например, потолок?

– Горизонтальное перекрытие – это отдельная тема. Раз уж на площадке есть все для заливки, логично заливать из пенобетона. Я сторонник того, что если из дерева делать, то все делать из дерева. Если из бетона или пенобетона, то и перекрытия из него же. Готовые решения для этого существуют. Я бы конечно хотел, чтобы эта технология развилась в России. Строительство – огромная сфера и по возможностям и по деньгам. Та страна, что вырвется вперед, останется лидером на многие годы. Соревнование уже началась. Это примерно как лунная гонка. Инновационный престиж страны тоже дорого стоит. У России сейчас есть шанс выйти вперед при наличии желания. Лучше, чтобы это желание было на уровне государства. На сегодняшний день моя разработка – единственная полноценная в мире. Конечно, со временем те, у кого имеются большие финансовые возможности, меня обойдут, но пока вот так. Сейчас я стараюсь создать сеть исследовательских центров для обмена информацией, опытом и внедрением по всему миру. Понемногу спрашивают все, даже из Мадагаскара. Спрос огромный, но больше всего интересуются в Латинской Америке и Нидерландах. Говоря о России, на сегодняшний день пока проявили интерес в инновационном центре при Белгородском технологическом университете. Белгородцы – ребята активные и целеустремленные. Думаю, вместе мы разовьем эту тему в России.

Давайте ещё раз посмотрим на видео процесса печати дома:

3DToday благодарит Андрея Руденко за интервью и желает успехов в разработке строительного 3D-принтера.

Статья подготовлена для 3DToday.ru