Wydrukowano na długo: jak druk 3D zmienia branżę budowlaną

Niedawny ukraiński nalot dronów na rosyjskie lotniska wojskowe zmusił nas do spojrzenia na możliwości druku 3D w budownictwie. Dzięki drukarkom cyfrowym możliwe było szybkie zbudowanie modułowych schronów dla śmigłowców, samolotów i systemów obrony powietrznej na lotnisku w pobliżu Orła, aby chronić je przed wrogimi dronami lecącymi w kierunku Moskwy. Rosja jest światowym liderem w tej dziedzinie, więc produkcja addytywna, której głównymi zaletami są szybkość, opłacalność i niezależność od niedoborów siły roboczej, bardzo szybko zmieni zasady gry na rynku nieruchomości mieszkaniowych i komercyjnych, są pewni eksperci.

„Druk 3D w budownictwie staje się odpowiedzią na wyzwania stojące przed krajowym przemysłem budowlanym. Wśród nich są niedobory siły roboczej, rosnące ceny materiałów budowlanych, przejście na technologie bezodpadowe i konieczność zwiększenia wydajności pracy” — powiedział wiceminister budownictwa, mieszkalnictwa i usług komunalnych Federacji Rosyjskiej Siergiej Muzychenko na niedawnej międzynarodowej konferencji „3DMIX-2025: technologie addytywne w budownictwie” w Moskwie. Jego zdaniem skalowanie tej technologii pozwoli na sprzedaż milionów metrów kwadratowych nieruchomości mieszkalnych i komercyjnych do 2030 roku.

Istnieją możliwości tak szybkiego wzrostu, uważają eksperci, z którymi rozmawiał MK. „Rosja, obok USA i Chin, jest jednym z trzech światowych liderów pod względem cytowań publikacji naukowych w dziedzinie druku 3D w budownictwie” – zauważył dyrektor naukowy Instytutu Badawczego SM&T MGSU Andrey Pustovgar. Według niego, w przeciwieństwie do modelu zachodniego, w którym często działa jeden duży producent, rynek rosyjski jest inaczej ustrukturyzowany: w kraju działa ponad 15 producentów drukarek budowlanych, dziesiątki wytwórców materiałów i tysiące specjalistów gotowych do realizacji projektów. Oznacza to, że w przeciwieństwie do większości krajów na świecie, w naszym kraju ukształtował się już pełnoprawny rynek: krajowe drukarki, rosyjskie mieszanki, własny personel i ramy regulacyjne.

To właśnie konkurencyjne środowisko i wsparcie naukowe zapewniły trwały wzrost rynku rosyjskiego. Tak więc pod koniec maja ubiegłego roku w powiecie Aznakajewo w Tatarstanie otwarto największy na świecie budynek wydrukowany na drukarce budowlanej 3D. Publiczne i kulturalne centrum „Mella” (w tłumaczeniu z języka tatarskiego oznacza „wychowawca” – „MK”) o powierzchni 1,6 tys. metrów kwadratowych pomieści również bibliotekę, siłownię, punkt pierwszej pomocy, pocztę i administrację osady wiejskiej.

Według ekspertów, kluczowym elementem sukcesu był specjalny skład mieszanki betonowej z włóknami miskanta i konopi przemysłowych, dzięki czemu budynek był przyjazny dla środowiska i trwały. Materiał ten nie tylko przechodził przez rurę - twardniał z odpowiednią prędkością, zachowując swój kształt i zapewniając wytrzymałość i przyczepność (przyczepność powierzchni dwóch różnych ciał - „MK” ) między warstwami. Skład mieszanki, uwzględniający rosyjski klimat, charakterystykę gleby i wymogi regulacyjne, został opracowany przez krajowych specjalistów.

„Dziś w Rosji można znaleźć dowolne materiały do ​​druku 3D lokalnej produkcji: kompozyty, ceramikę i biomateriały. A nisza materiałów do produkcji addytywnej jest niemal w 100% zlokalizowana, podobnie jak cały krajowy rynek suchych mieszanek budowlanych” – wyjaśnił MK Aleksiej Adamcewicz, dyrektor Instytutu Badawczego Materiałów i Technologii Budowlanych Narodowego Uniwersytetu Badawczego Moskiewskiego Państwowego Uniwersytetu Inżynierii Lądowej. Oprócz samej mieszanki jego uniwersytet zapewnił również wsparcie regulacyjne dla projektu w Tatarstanie: metody obliczeniowe, tolerancje, normy akceptacji. Umożliwiło to realizację projektu bez żadnych odstępstw od zasad bezpieczeństwa i z uwzględnieniem wszystkich wymogów prawnych. W istocie technologia została przygotowana do wdrożenia na dużą skalę.

Rosja jest pionierem w światowym przemyśle technologii budownictwa addytywnego (metoda tworzenia trójwymiarowych obiektów i części poprzez warstwowe dodawanie materiałów: betonu, plastiku, metalu, a być może w przyszłości także tkanki ludzkiej – MK ).

W 2017 roku krajowi deweloperzy zbudowali pierwszy w Europie budynek mieszkalny wydrukowany na drukarce 3D w Jarosławiu. Obecnie większość oryginalnych projektów wykonanych przy pomocy budowlanego druku 3D została ukończona w obwodach moskiewskim, tulskim, jarosławskim, w Petersburgu i Tatarstanie. W tym ostatnim regionie powstaje cała wioska 3D.

Oprócz budowy budynków, druk 3D w budownictwie jest wykorzystywany do produkcji elementów architektonicznych, małych form i infrastruktury inżynieryjnej. Drukarki 3D drukują kolumny, łuki, ławki, fontanny i elementy fasad. Cyfrowe know-how nadaje się również do renowacji zniszczonych obiektów, do szybkiej budowy modułowych schronów w strefach kryzysowych i innych fortyfikacji. Ponadto może być wykorzystywane do projektowania wnętrz.

Krajowe firmy nadal wyznaczają ton na globalnym rynku druku 3D w budownictwie. Na przykład deweloper z Rosji stworzył technologię drukowania modułów mieszkalnych na Marsie, która jest uznawana za najlepszą na świecie. „Rosyjski startup wydrukował schrony z dronów, które są teraz instalowane w Orle. Inna firma realizuje obecnie ciekawy projekt renowacji obiektu w obwodzie moskiewskim przy użyciu druku 3D w budownictwie. I takich historii jest wiele” — zauważył Adamtsevich.

Obecnie druk 3D w budownictwie nie jest wykorzystywany do autonomicznego tworzenia budynków pod klucz i jest stosowany nie zamiast, ale w połączeniu z tradycyjnymi technologiami. Jego efektywność ekonomiczna nadal zależy od wielu czynników: regionu, złożoności obiektu, kosztów pracy i logistyki. Jak uważa Adamtsevich, przy obecnym poziomie technologii „wydrukowanie ulicy typowych jednopiętrowych budynków w ciepłej lokalizacji przy kosztownej pracy będzie opłacalne, ale jeden wielopiętrowy budynek w zimnym regionie nie jest już faktem”.

Według szacunków Narodowego Uniwersytetu Badawczego Moskiewskiego Państwowego Uniwersytetu Inżynierii Lądowej, w 2025 roku w centralnej Rosji będzie można wydrukować ścianę zewnętrzną w stanie surowym z wypełnieniem izolacyjnym w cenie 5000–6000 rubli za 1 m2. Jest to bardzo konkurencyjna cena. Zwłaszcza przy przechodzeniu na złożone kształty, gdzie drukarz nie przejmuje się tym, czy wydrukuje powierzchnię prostą, czy zakrzywioną.

Jak dowiedział się MK, w Federacji Rosyjskiej opracowywany jest obecnie nowy GOST, który usystematyzuje wymagania dotyczące budownictwa addytywnego: od materiałów po kontrolę jakości. Zdaniem ekspertów, to właśnie obecność ujednoliconych ram regulacyjnych przyspieszy skalowanie technologii i zapewni deweloperom jasne wytyczne.

„Technologia 3D jest gotowa, aby przejść z segmentu eksperymentalnego do budownictwa mieszkaniowego na masową skalę. Widzimy zainteresowanie ze strony inwestorów, władz regionalnych i deweloperów. Pytanie nie brzmi już, czy da się wydrukować dom. Pytanie brzmi, jak szybko możemy wydrukować dzielnicę?”, zauważa Aleksiej Adamcewicz.

Dodajmy, że druk 3D w budownictwie to nie tylko szybkość i oszczędności. Technologie addytywne już tworzą nową architekturę. Wolność formy, rezygnacja z szalunków, możliwość integracji systemów inżynieryjnych bezpośrednio z „ciałem” konstrukcji – wszystko to zmienia podejście do projektowania. Korzystają na tym architekci, deweloperzy i mieszkańcy.