3D-друк будівельних об’єктів

M. V. Savytskyi, S. V. Shatov, O. A. Ozhyshchenko

Анотація


Постановка проблеми. На сьогоднішній день у всіх сферах нашого життя йде перманентний пошук нових, більш сучасних методів і технологій, що відповідають принципам сталого розвитку. Нові підходи повинні бути з одного боку більш ефективними з точки зору збереження небезмежних ресурсів нашої планети, мати мінімальний вплив на навколишнє середовище, а з іншого боку забезпечувати вищу кінцеву якість продукції. Будівництво не є винятком. Однією з нових перспективних технологій є технологія 3D-друку як окремих конструкцій, так і будівель і споруд в цілому. 3D-друк - це процес відтворення реального об'єкта за зразком 3D-моделі. На відміну від звичайного принтера, який виводить інформацію на аркуш паперу, 3D-принтер дозволяє виводити тривимірну інформацію, тобто створювати певні фізичні об'єкти. На даний момент 3D-принтер знаходить своє застосування в багатьох сферах виробництва: елементи машинобудування, різноманітні макети, елементи інтер'єру, різні деталі. Але в зв'язку з тим, що ця технологія досить нова, вона вимагає створення точних та детально опрацьованих технологій, ефективного обладнання і матеріалів , а також розробки загальноприйнятої лексики і нормативної бази даної сфери.

Мета. Аналіз існуючих методів створення фізичних об'єктів 3D-друкуванням та удосконалення технології та обладнання для друку будівель і споруд.

Висновок. Будівельні 3D-принтери - це обладнання нового покоління для зведення будівель і споруд, а також елементів конструкцій. Різноманітність будівельної друкарської техніки відкриває широкі можливості в будівельній індустрії. На даному етапі конструкції принтерів дозволяють створювати малоповерхові будівлі різних конфігурацій із застосуванням різних будівельних сумішей.

Наукова новизна даної роботи полягає в розробці пропозиції щодо підвищення теплоізоляційних властивостей зводяться 3D-друком об'єктів і вдосконалення технологічного обладнання. Запропоновано перелік основних термінів і понять будівельного 3D-друку і 3D-моделювання.

Практична значимість. Розроблене в рамках даної роботи обладнання і матеріали дозволять вже в найближчому майбутньому перейти від теорії до практики і запровадити такий ефективний метод будівництва, як технологія 3D-друк.


Ключові слова


3D-друкування; принтер; головка для друкування; екструдер; енергоефективні матеріали; будівля

Повний текст:

PDF (English)

Посилання


Khoshnevis B. Automated Construction by Contour Crafting-Related Robotics and Information Technologies. Au-tomation in Construction. 2004, vol. 13, iss. 1, pp. 5–19. Available at: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0926580503000736.

Lipson Н. and Kurman M. Fabricated. The New World of 3D Printing. Indiana: Wiley, 2013, 320 p.

Alwi A., Karayiannis S., Starkey B., Gardner M., Reodique K. and Varley Th. Contrucktion. MegaScale 3D Printing. Group 1. Final Report, 11th January 2013. Faculty of Engineering and Physical Sciences University of Surrey.. 201 p. Available at: http://personal.ee.surrey.ac.uk/Personal/R.Webb/MDDP/2012/Report/3D%20Building%20Printer%20%20Group%2 01.pdf.

Warszawski A. and Navon R. Implementation of Robotics in Building: Current Status and Future Prospects. Jour-nal of Construction Engineering and Management. 1998, vol. 124, іss. 1, pp. 31–41. Available at: http://dx.doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9364(1998)124:1(31).

Savitskii N.V., Kulichenko I.I., Benderskij E.B. and Novichenko N.V. Printsipy ekologicheskogo industrial'nogo stroitel'stva maloetazhnykh zhilykh zdanij [The principles of ecological industrial building low-rise residential build-ings]. Budіvelnі konstruktsіi [Building structures]. Derzh. n.-d. іn-t bud. konstruktsіi M-va regіon. rozvytku, bud-va ta zhitlovo-komun. gosp-va Ukrainy [State scientific research institute of building structures of Ministry of region development, construction and housing and utilities infrastructure of Ukraine]. Kyiv, 2013, iss. .77, pp. 72–76. (in Russian).

Kulichenko I.I., Savytskyi M.V, Skladanovska M.G, Benderskyj Yu.B. Teoretyko-metodologichni zasady rozrobky proektu suchasnogo ekoposelennia [Theoretical and methodological foundations of modern ecovillage development project]. Stroitel'stvo, materialovedenie, mashynostroenie [Construction, materials science, mechanical engineer-ing]. Prydnepr. akad. str-va i arhitektury [Prydniprovs’ka State Academy of Civil Engineering and Architecture]. Dnepropetrovsk, 2013, iss. 68, pp. 203–210. (in Russian).

Savitskii N.V., Panchenko N.V. Chumak Yu.G., Medgauz B.A. and Chernets V.A. Effektivnaya konstruktivno-tekhnologicheskaya sistema dlya stroitel'stva dostupnogo zhil'ya [Effective structural and technological system for affordable housing]. Stroitel'stvo, materialovedenie, mashynostroenie [Construction, materials science, mechanical engineering]. Prydnepr. akad. str-va i arhitektury [Prydniprovs’ka State Academy of Civil Engineering and Archi-tecture]. Dnepropetrovsk, 2013, iss. 68, pp. 355–357. (in Russian).

Evseeva G.P. Natsіonalno-іdeologіchnі zasadi ekobudіvnitstva v Ukrainі [The national and ideological principles of eco-construction in Ukraine]. Stroitel'stvo, materialovedenie, mashynostroenie [Construction, materials science, me-chanical engineering]. Prydnepr. akad. str-va i arhitektury [Prydniprovs’ka State Academy of Civil Engineering and Architecture]. Dnepropetrovsk, 2014, iss. 75, pp. 70–80. (in Ukrainian).

Konoplyanik A.Yu., Savitskii N.V., Sobinova N.V., Novichenko N.V. and Dashnor O. Legkie teploizolyatsionnye betony na osnove solomy zlakovykh kul'tur [Lightweight insulating concrete on the basis of straw cereals]. Stroitel'stvo, materialovedenie, mashynostroenie [Construction, materials science, mechanical engineering]. Prydnepr. akad. str-va i arhitektury [Prydniprovs’ka State Academy of Civil Engineering and Architecture]. Dne-propetrovsk, 2014, iss. 75, pp. 102–105. (in Russian).

Savytskyi M.V., Bondarenko O.I., Babenko M.M. and Benderskyi Yu.B. Options of sustainable development of region’s territory. Naukovyi visnyk Natsionalnogo hirnychogo universytetu [Scientific bulletin of National Mining University]. Dnipropetrovsk, 2015, no. 4, pp. 157–161.

Joop de Boer. Which Architect Is Winning The 3D Printing Rat Race?. Pop-Up City. 2014, 1 July. Available at: http://popupcity.net/which-architect-is-winning-the-3d-printing-rat-race/.


Пристатейна бібліографія ГОСТ


Khoshnevis B. Automated Construction by Contour Crafting-Related Robotics and Information Technologies / Behrokh Khoshnevis // Automation in Construction. – 2004. – Vol. 13, iss. 1. – P. 5–19. – Available at: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0926580503000736.

 

Lipson Н. Fabricated. The New World of 3D Printing / Hod Lipson, Melba Kurman. – [Indiana] : Wiley, 2013. – 320 p.

  

«Contrucktion». MegaScale 3D Printing, Group 1 : Final Report, 11th January 2013 / Alwi A., Karayiannis S., Starkey B., Gardner M., Reodique K., Varley Th. ; Faculty of Engineering and Physical Sciences University of Surrey. – 2013. – 201 p. – Available at: http://personal.ee.surrey.ac.uk/Personal/R.Webb/MDDP/2012/Report/3D%20Building%20Printer%20-%20Group%201.pdf.

 

Warszawski A. Implementation of Robotics in Building: Current Status and Future Prospects / Warszawski A., Navon R. // Journal of Construction Engineering and Management. – 1998. –Vol. 124, іss. 1. – Р. 31–41. – Availa-ble at: http://dx.doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9364(1998)124:1(31).

 

Принципы экологического индустриального строительства малоэтажных жилых зданий / Н. В. Савицкий, И. И. Куличенко, Е. Б. Бендерский, Н. В. Новиченко // Будівельні конструкції : міжвід. наук.-техн. зб. / Держ. н.-д. ін-т буд. конструкцій М-ва регіон. розвитку, буд-ва та житлово-комун. госп-ва України. – Київ, 2013. – Вип. 77. – С. 72–76

 

Теоретико-методологічні  засади  розробки проекту сучасного  екопоселення  /  І. І. Куліченко, М. В. Савицький, М. Г. Складановська, Ю. Б. Бендерський // Строительство, материаловедение, машино строение : сб. науч. тр. / Приднепр. акад. стр-ва и архитектуры. – Днепропетровск, 2013. – Вып. 68 : Созда ние высокотехнологических экокомплексов в Украине на основе концепции сбалансированного (устойчиво го) развития. – С. 203–210.

 

Н. В. Савицкий, Н. В. Панченко, Ю. Г. Чумак, Б. А . Медгауз, В. А. Чернец // Строительство, материаловеде-ние, машиностроение : сб. науч. тр. / Приднепр. акад. стр-ва и архитектуры. – Днепропетровск, 2013. – Вып. 68 : Создание высокотехнологических экокомплексов в Украине на основе концепции сбалансирован-ного (устойчивого) развития. – С. 355–357.

 

Євсєєва Г. П. Національно-ідеологічні засади екобудівництва в Україні / Г. П. Євсєєва // Строительство, материаловедение, машиностроение : сб. науч. тр. / Приднепр. гос. акад. стр-ва и архитектуры. – Днепропет-ровск, 2014. – Вып. 75 : Создание высокотехнологических экокомплексов в Украине на основе концепции сбалансированного (устойчивого) развития. – С. 70–80. 

 

Легкие теплоизоляционные бетоны на основе соломы злаковых культур / А. Ю. Конопляник,Н. В. Савицкий, К. С. Собинова, Н. В. Новиченко, Дашнор Окса // Строительство, материаловедение, маши-ностроение : сб. науч. тр / Приднепр. гос. акад. стр -ва и архитектуры. – Днепропетровск, 2014. – Вып. 75 : Создание высокотехнологических экокомплексов в Украине на основе концепции сбалансированного (ус-тойчивого) развития. – С. 102–105.

 

Options of sustainable development of region’s territory / M. V. Savytskyi, O. I. Bondarenko, M. M. Babenko, Yu. B. Benderskyi // Науковий вісник Національного гірничого університету : зб. наук. праць. – Дніпропетровсьвск, 2015. – № 4. – С. 157–161.

 

Joop de Boer. Which Architect Is Winning The 3D Printing Rat Race? / Joop de Boer // Pop-Up City. – 2014. – 1 July. – Available at: http://popupcity.net/which-architect-is-winning-the-3d-printing-rat-race/.