Файл: Аддитивные технологии и их применение в промышленном и транспортном строительстве Опыт применения аддитивных технологий в гражданском строительстве.pptx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 30.11.2023
Просмотров: 63
Скачиваний: 5
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Аддитивные технологии и их применение в промышленном и транспортном строительстве
Опыт применения аддитивных технологий в гражданском строительстве
Аддитивные технологии активно применяются для печати малых объектов, но архитекторы и инженеры ищут различные способы применения данных технологий в строительстве. В строительной отрасли 3D-печать может быть очень полезна для возведения сложных и уникальных объектов, создания макетов для анализа прочности возводимых конструкций. Преимущества использования аддитивных технологий в строительстве могут быть следующими: • Процесс строительства по цифровой модели более быстрый и точный;
• Благодаря 3D печати происходит минимизация трудовых затрат, так как принтер сам выполняет большинство процессов;
• Активно проявляется бережливое производство в снижении количества отходных материалов;
• Автоматизация процессов создает более безопасные условия для труда рабочих;
• Для производства строительных материалов, применяемых при 3D-печати, могут использоваться экологически чистые переработанные материалы.
• Сокращение рабочих мест по причине того, что 3D принтер заменяет большинство ручных процессов.
• Принтер не может создавать композитные материалы, а значит не может заменить производственное предприятие.
• Большие риски, проявляющиеся в том, что небольшая ошибка в цифровой модели может привести к большим неприятностям при создании всего объекта строительства.
• Малые предприятия не могут позволить себе применение аддитивных технологий, это делает их не конкурентоспособными на строительном рынке.
Существует три основных метода 3D-печати, используемых при строительстве:
Опыт и примеры Китая
На настоящий момент в мире имеется достаточно большое количество примеров использования аддитивных технологий в строительстве, как в России, так и за рубежом. Установлено, что лидирующие позиции в мире по количеству построенных домов с помощью строительного 3D-принтера, занимает Китай [1]. Примером данного факта может служить особняк, построенный за полтора месяца, площадь которого составляет более 4 тысяч квадратных метров. Этот дом выдерживает восьмибалльное землетрясение. Создала этот дом китайская компания Hua Shang Тengda *Лучше всего послойную печать использовать для производства средних и малых партий изделий, так как при большем количестве экономически целесообразнее использовать традиционные способы изготовления изделий. Несмотря на то, что в Китае отрасль послойной печати, возможно, опережает остальной мир, остальные страны предпринимают все, чтобы не уступать. Так, аддитивное производство гражданских зданий активно набирает обороты в США, Канаде, Европе.
Рисунок 1 - Главный фасад напечатанного в Китае особняка (источник: [Greul M. Metal and ceramic prototypes using the Multiphase Jet Solidification (MJS) process Metallische und keramische Prototypen mitdem Multiphase jet Solidification (MJS) Verfahren. Fraunhofer IFAM // Conference on Rapid Tooling & Manufacturing, 1997.])
1.Ватин Н.И., Чумадова Л.И., Гончаров И.С., Зыкова В.В., Карпеня А.Н., Ким А.А., Финашенков Е.А. 3D-печать в строительстве // Строительство уникальных зданий и сооружений, 2017, No 1(52). С. 27–46.
Примеры применения аддитивных технологий в гражданском строительстве в России
В Оренбургском государственном университете, совместно с инженерно-строительном институтом Сибирского федерального университета были введены направления подготовки магистров «Аддитивные технологии в строительстве» и «Аддитивные технологии в машиностроении». В обучении используется комплексный подход, а учебный процесс осуществляется в том числе на общей лабораторной базе архитектурно-строительного факультета и аэрокосмического института ОГУ. Все это позволит подготавливать выпускников, которые на практике владеют необходимыми знаниями в области послойной печати для производства строительных конструкций, а также транспортных сооружений. В настоящее время в нашей стране развита печать малых архитектурных объектов – лавок, скамеек, или частей для блочного строительства (рис. 2) . Так, например, производитель 3D-принтеров – фирма «СпецАвиа» – в деревне Ярославской области по заказу жителей при помощи строительного 3D-принтера создала купол для часовни
Рисунок 2 - Купол от СпецАвиаМалые (а) и архитектурные формы компании «СпецАвиа» (б) (источник: https://extxe.com/9643/klassifikacija-i-terminologija-additivnyh-tehnologij/)
(а)
(б)
Рисунок 3 - Напечатанный дом в Ярославле (источник: https://top3dshop.ru/blog/3d-printing-houses-in-russia-china-europe-price-video.html)
Примеры использования аддитивных технологий в транспортном строительстве
Освоив послойное создание предметов в различных областях, инженеры не остановились на достигнутом и попытались применить данную технологию в совершенно новой для нее сфере – транспортном строительстве. Так, первый в мире 3D-печатный пешеходный мост был возведен в Испании в 2016 году (рис. 4)
Рисунок 4 - Первый мост, напечатанный на 3D-принтере (источник: https://3dtoday.ru/blogs/news3dtoday/the-first-3dprinted-bridge-was-built-in-spain)
Рисунок 5 - Первый мост, напечатанный на 3D-принтере в Нидерландах (источник: fishki.net)
Рисунок 6 - «Аддитивный» металлический мост (источник: https://hightech.plus/2018/10/23/v-niderlandah-otkrili-dlya-publiki-perviinapechatannii-stalnoi-most)
Мост был создан для демонстрации возможностей 3D-печати и впервые был представлен миру в Эйндховене на голландской неделе дизайна в октябре 2018 года. Преимущества производства моста аддитивным способом – это полное отсутствие прямых линий. Выглядит сооружение очень необычно – необычные формы, изогнутые линии. Мост используется как пешеходный через один из каналов Амстердама. Такой мост невозможно построить традиционным способом, что показывает преимущества аддитивных технологий.
Опыт применения аддитивных технологий в гражданском строительстве
Аддитивные технологии активно применяются для печати малых объектов, но архитекторы и инженеры ищут различные способы применения данных технологий в строительстве. В строительной отрасли 3D-печать может быть очень полезна для возведения сложных и уникальных объектов, создания макетов для анализа прочности возводимых конструкций. Преимущества использования аддитивных технологий в строительстве могут быть следующими: • Процесс строительства по цифровой модели более быстрый и точный;
• Благодаря 3D печати происходит минимизация трудовых затрат, так как принтер сам выполняет большинство процессов;
• Активно проявляется бережливое производство в снижении количества отходных материалов;
• Автоматизация процессов создает более безопасные условия для труда рабочих;
• Для производства строительных материалов, применяемых при 3D-печати, могут использоваться экологически чистые переработанные материалы.
• Сокращение рабочих мест по причине того, что 3D принтер заменяет большинство ручных процессов.
• Принтер не может создавать композитные материалы, а значит не может заменить производственное предприятие.
• Большие риски, проявляющиеся в том, что небольшая ошибка в цифровой модели может привести к большим неприятностям при создании всего объекта строительства.
• Малые предприятия не могут позволить себе применение аддитивных технологий, это делает их не конкурентоспособными на строительном рынке.
Существует три основных метода 3D-печати, используемых при строительстве:
Опыт и примеры Китая
На настоящий момент в мире имеется достаточно большое количество примеров использования аддитивных технологий в строительстве, как в России, так и за рубежом. Установлено, что лидирующие позиции в мире по количеству построенных домов с помощью строительного 3D-принтера, занимает Китай [1]. Примером данного факта может служить особняк, построенный за полтора месяца, площадь которого составляет более 4 тысяч квадратных метров. Этот дом выдерживает восьмибалльное землетрясение. Создала этот дом китайская компания Hua Shang Тengda *Лучше всего послойную печать использовать для производства средних и малых партий изделий, так как при большем количестве экономически целесообразнее использовать традиционные способы изготовления изделий. Несмотря на то, что в Китае отрасль послойной печати, возможно, опережает остальной мир, остальные страны предпринимают все, чтобы не уступать. Так, аддитивное производство гражданских зданий активно набирает обороты в США, Канаде, Европе.
Рисунок 1 - Главный фасад напечатанного в Китае особняка (источник: [Greul M. Metal and ceramic prototypes using the Multiphase Jet Solidification (MJS) process Metallische und keramische Prototypen mitdem Multiphase jet Solidification (MJS) Verfahren. Fraunhofer IFAM // Conference on Rapid Tooling & Manufacturing, 1997.])
1.Ватин Н.И., Чумадова Л.И., Гончаров И.С., Зыкова В.В., Карпеня А.Н., Ким А.А., Финашенков Е.А. 3D-печать в строительстве // Строительство уникальных зданий и сооружений, 2017, No 1(52). С. 27–46.
Примеры применения аддитивных технологий в гражданском строительстве в России
В Оренбургском государственном университете, совместно с инженерно-строительном институтом Сибирского федерального университета были введены направления подготовки магистров «Аддитивные технологии в строительстве» и «Аддитивные технологии в машиностроении». В обучении используется комплексный подход, а учебный процесс осуществляется в том числе на общей лабораторной базе архитектурно-строительного факультета и аэрокосмического института ОГУ. Все это позволит подготавливать выпускников, которые на практике владеют необходимыми знаниями в области послойной печати для производства строительных конструкций, а также транспортных сооружений. В настоящее время в нашей стране развита печать малых архитектурных объектов – лавок, скамеек, или частей для блочного строительства (рис. 2) . Так, например, производитель 3D-принтеров – фирма «СпецАвиа» – в деревне Ярославской области по заказу жителей при помощи строительного 3D-принтера создала купол для часовни
Рисунок 2 - Купол от СпецАвиаМалые (а) и архитектурные формы компании «СпецАвиа» (б) (источник: https://extxe.com/9643/klassifikacija-i-terminologija-additivnyh-tehnologij/)
(а)
(б)
Рисунок 3 - Напечатанный дом в Ярославле (источник: https://top3dshop.ru/blog/3d-printing-houses-in-russia-china-europe-price-video.html)
Примеры использования аддитивных технологий в транспортном строительстве
Освоив послойное создание предметов в различных областях, инженеры не остановились на достигнутом и попытались применить данную технологию в совершенно новой для нее сфере – транспортном строительстве. Так, первый в мире 3D-печатный пешеходный мост был возведен в Испании в 2016 году (рис. 4)
Рисунок 4 - Первый мост, напечатанный на 3D-принтере (источник: https://3dtoday.ru/blogs/news3dtoday/the-first-3dprinted-bridge-was-built-in-spain)
Рисунок 5 - Первый мост, напечатанный на 3D-принтере в Нидерландах (источник: fishki.net)
Рисунок 6 - «Аддитивный» металлический мост (источник: https://hightech.plus/2018/10/23/v-niderlandah-otkrili-dlya-publiki-perviinapechatannii-stalnoi-most)
Мост был создан для демонстрации возможностей 3D-печати и впервые был представлен миру в Эйндховене на голландской неделе дизайна в октябре 2018 года. Преимущества производства моста аддитивным способом – это полное отсутствие прямых линий. Выглядит сооружение очень необычно – необычные формы, изогнутые линии. Мост используется как пешеходный через один из каналов Амстердама. Такой мост невозможно построить традиционным способом, что показывает преимущества аддитивных технологий.