Как сделать 3D-печать домов доступной?

Эрик Хантинг относился к 3D-печати домов так же, как и многие люди. Не то, чтобы он не верил в такую возможность, но скорее немного недоумевал, как это возможно. И в недавней ветке обсуждения Открытое Производство в Google группах, он начал работать над возможными путями улучшения 3D-печати домов.

Две главные задачи, которые поставил перед собой Хантинг - это решение таких трудностей 3D-строительства, как строительный материал и способ 3D-печати домов. К примеру, усилия группы специалистов из Contour Crafting и недавние попытки китайских исследователей были сосредоточены на 3D-печати цементом, который, по мнению Хантинга, накладывает некоторые нежелательные ограничения по весу. Кроме того, разработки в этой отрасли сосредоточены на технологии печати всего здания целиком, непосредственно на месте, а такое оборудование должно быть большим и сложным, из-за чего стоимость 3D-строительства станет непомерной для тех, у кого нет возможностей крупного капиталовложения. Хантинг объясняет:

Сегодня очень много говорят о концепции 3D-печатной архитектуры. Но ее особенность заключается в том, что она целиком сосредоточена на идеи очень крупной печати на месте, от самого фундамента и до верха, при помощи экструдирования кладочных материалов... На мой взгляд, при таком подходе эта технология еще долго будет буксовать на месте из-за необходимости очень габаритного и при этом мобильного оборудования, которое, по идее, должно охватывают весь объем возводимых конструкций. И это, по крайней мере, сначала, будет требовать столько же времени и мастерства, как и при постройке здания с нуля вручную. Это снова ведет к промышленному гигантизму. И поэтому эта технология не будет окупаемой очень долгое время, и вряд ли это приведет к появлению большого количества доступного оборудования. Скорее всего, в этом направлении будет доминировать те, у кого есть доступ к гигантским капитальным инвестициям и, таким образом, вероятно, эта технология не будет применяться в тех местах и ситуациях, где эта технология могла бы быть наиболее полезной еще очень долгое время.

Что касается печатных материалов, Хантинг предлагает использовать для печати композитные материалы из вторичного сырья, возможно сделанные с добавлением дерева. На форуме, он предположил, что такой материал, который немного похож на Laywoo-D3, судя по его описанию, придаст домам «вид, ощущение, функциональность, звуковые характеристики и даже запах натурального дерева», сказав:

«Недавно мы стали свидетелями появление древесного композита на основе кукурузной смолы, который позволяет осуществлять 3D-печать этим очень схожим с древесиной материалом, на основе переработанных отходов. Это потенциально гораздо более эффективно, чем нарезание листовых материалов на ЧПУ и, в сочетании с пенополиуретаном на соевой основе, создаст структуру, которая будет полностью компостируемой».

И, вместо того, чтобы распечатывать здание целиком, непосредственно на месте, Хантинг обсуждает возможность 3D-печатных микро домов, потенциально с помощью робота-манипулятора или «платформы Стюарта на тросах, так называемым «робокраном»». В случае с робокраном, Хантинг считает, что лица с более скромными возможностями в плане финансов смогут собирать небольшие компоненты этой строительной системы в собственном двухместном гараже:

Модули с лебёдками легко монтируются на потолок, стены и пол, и затем с помощью цифровой настройки подгоняются к различным размерам пространства. Военно-воздушные силы уже использовали подобные системы для того, чтобы превратить самолетные ангары в платформы для робокранов, которые использовались в качестве систем для удаления лакокрасочного покрытия самолетов. Для небольших машин такие системы позиционирования вряд ли имеют серьезные преимущества перед более жесткими структурами и системами. Но для системы позиционирования с большой площадью, это, наверно, наиболее простой и экономичный способ перемещения. Идея превращения двухместного гаража или небольшого ангара в 3-принтер для изготовления монолитных секций выглядит технически осуществимой и потенциально доступной для такого рода оборудования и возможностей малого бизнеса и предпринимательства небольшого уровня. Кроме того, не обязательно изготавливать секции здания цельными. Можно разделить их на две или четыре части и у них по-прежнему сохранится большая часть преимуществ модульного блока. Пока еще не решенной задачей является эффективная подача материалов к экструдерам в достаточном объеме и, конечно же, сам материал...

Обсуждение этой темы только началось, но один из членов группы уже собрал такую систему робокрана с целью строительства Minecraft конструкций в реальной жизни, при помощи картонных коробок. На этом видео вы можете увидеть Minecraft кран в реальности:

Похоже, что Университет Огайо уже владеет патентом на нечто подобное, на что Хантинг ответил, что это совсем не мешает ему исследовать эту тему не на коммерческой основе. Патент, принадлежащий университету Огайо описывает кабельную систему портального робокрана. Патент применим для достаточно широкого спектра приложений, но он на самом деле упоминает строительство, и даже включает работу группы Contour Crafting (СС) и сложности их конструкции:

Процесс, разработанный СС основан на принципе манипулирования соплом экструзии/затирки на очень большой рабочей области. Поскольку для подобных манипуляций необходимы, прежде всего, движения по основным декартовым координатам, портальная система была использована в Khoshnevis 1 для обеспечения движения. Однако в ходе проекта Khoshnevis 1 стало очевидным, что создание очень крупных структур требует чрезвычайно большого портального робота, который, возможно, будет сложно создать. В действительности, такой манипулятор будет относительно большим и тяжёлым, с массивными приводами. Этот факт значительно затруднял бы транспортировку и установку системы на строительной площадке.

Помимо патента, форум Хантинга поднял очень важный вопрос. Будут ли темпы развития 3D-строительства ограничены необходимостью крупных капитальных вложений? Или сообщество создателей сможет разработать недорогие свободно-распространяемые технологии 3D-печати домов с тем, чтобы они могли, как говорит Хантинг: «применяться в тех местах и ситуациях, где эта технология могла бы быть наиболее полезной еще очень долгое время»?

Как вы считаете?

Статья подготовлена для 3DToday.ru