Только за последние шесть месяцев мы с вами стали свидетелями того, как несколько компаний и творческих личностей предлагали новые способы 3D-печати крупных структур, таких как дома. И хотя пока еще эти технологии не нашли основного коммерческого применения, в течение следующих нескольких лет это обязательно произойдет.

В настоящее время в Амстердаме архитекторы строят дом путем 3D-печати больших пластиковых блоков, в то время как одна компания в Китае печатает стены домов целиком из цемента, и затем собирает из них дома – стену за стеной. Кроме того, было несколько попыток построить крупногабаритную технику, способную печатать всю структуру дома прямо на месте. Все эти методы, если они продолжат развиваться, могут в результате привести к появлению безопасных, дешевых и надежных новых способов строительства домов. Хотя, в то же время, все они имеют свои недостатки.

Несколько исследователей, в том числе, Дженни Сэбин, Мартин Миллер, Николас Кассаб и Эндрю Люсия из лаборатории Sabin Design при Корнельском университете и компании Jenny Sabin Studio, опубликовали статью в рецензируемом журнале «3D-печать и Аддитивное Производство (3DP)» о том, что они считают более эффективным и простым методом для крупномасштабного строительства посредством аддитивного производства. Описанный метод состоит в использовании особых 3D-печатных, соединяющихся между собой, керамических кирпичей, которые они называют PolyBricks.

Метод, используемый исследователями, совершенно уникален и геометрически сложен. В настоящее время при строительстве домов из бетона обычно используются шлакоблоки, цементный раствор и очень много труда, чтобы правильно и ровно сложить их. С другой стороны, если речь идет о 3D-печати, то обычно рассматривают такую технологию, которая требует подъема на высоту больших тяжестей, наличие огромного 3D-принтера, который больше, чем строящийся дом и все это подразумевает постоянный контроль над процессом печати. Учтя все вышесказанное, исследователи предложили подход, который обладает достоинствами каждого из описанных выше методов.

Обычные керамические Polybricks

Они создали с помощью 3D-печати кирпичики уникальной формы – Polybricks – которые можно описать, как шлакоблоки, изготовленные из керамики и обладающие такой геометрией, что они идеально сочетаются друг с другом. Еще более впечатляющим является тот факт, что, в отличие от шлакоблоков, для строительства из этих кирпичей не нужен цементный раствор. После этих слов, скорее всего, вы уже представляете себе дома, в котором ни один кирпичик не скреплен с другим каким-либо клеящим составом. Похоже, что это совсем не безопасный дом, верно? Неверно!

Метод, используемый исследователями, позволяет распечатывать формы, которые скрепляются между собой таким образом, что эти соединения так же безопасны, как и традиционные методы строительства. В докладе все это объясняется очень подробно.

Polybricks крупным планом

«Пытаясь разработать систему, которая не требовала бы дополнительных клеящих материалов или цементного раствора, мы обратились к традиционным столярным методам скрепления деревянных изделий, как к средству соединения соседних компонентов. Мы разработали индивидуальные конические крепления, в которых направление и степень сужения соединительного элемента зависит от местной геометрической ориентации каждого компонента; сужение конического элемента рассчитывается на основе уклона создаваемой поверхности таким образом, чтобы узкий конец конуса всегда находился в нижней части создаваемой поверхности. Таким образом, сила тяжести будет скреплять соседние детали».

Для изготовления кирпичей Polybrick, команда использовала порошковый 3D-принтер ZCorp 510. Благодаря высокой точности печати каждого из кирпичиков, исследователям удалось создать сложные геометрические фигуры, которые идеально сочетаются друг с другом. Возможность использовать только один материал и печатать кирпичи необходимой формы и количества, непременно приведет к значительному уменьшению отходов, при одновременном снижении количества рабочей силы, необходимой для строительства.

Группа пришла к выводу, что они «эффективно разработали систему для 3D-печати сооружений из соединяющихся между собой керамических кирпичей, масштабы и материалы которых выходят далеко за рамки существующих сегодня ограничений аддитивной технологии производства».

Подобно другим методам аддитивного производства, о которых мы узнали за последние шесть месяцев, сложно сказать, когда технологию кирпичей Polybricks можно будет фактически использовать в условиях строительства, однако, такие исследования безусловно могут стать началом появления нового, надежного и дешевого метода строительства.

Кирпичи Polybricks и собранная из них конструкция