Дом, который напечатал Джек

Вот дом, Который построил напечатал Джек.
А это 3D-принтер, Который в темном чулане хранится
В доме, Который построил напечатал Джек.

Разработка и разработчики 3D-принтеров каждую неделю радуют нас новыми идеями и своими творениями по всему интернету. Однако есть ниша строительных 3D-принтеров, которая сейчас относительно свободна. Последняя громкая новость- это 3D-печать домов из бетона в Китае. Но, в России прогресс в 3D-принтеростроении не стоит на месте. В воскресенье, 22 февраля, в коворкинг-центре Креатив, что находится в Томске, состоялась встреча с разработчиками 3D-принтера для печати бетоном: Александром Губановым и Виктором Кутугиным.

Зачем нужно печатать дома? 

Вопрос, на самом деле, хороший. Потому как если стоимость (по материалам) возводимой коробки превышает аналогичную при каких-то из традиционных способов строительства, а стоимость принтера и его обслуживания при постройке 5-10 домов превышает стоимость работ бригады строителей, то никому он такой золотой не нужен. Кроме разве что небольшого количества ценителей, которые отдадут лишние деньги просто ради удовольствия повозиться с новым гаджетом.
Что касается стоимости материала коробки, то, как выяснилось, если возводить её способом 3D-печати из песчано-цементной смеси, а пустоты заполнять лёгким газобетоном, то цена одинаково теплой стены в сравнении с используемыми решениями оказывается меньше в 1,5-3 раза. (Стоимость считалась для Сибирского региона)

Что касается самого принтера и его обслуживания, то тут всё не так радостно. Если читатель представляет себе, сколько стоит простейший координатный ЧПУ-стол с площадью рабочей области несколько квадратных метров и высотой в 20 сантиметров (цена таких столов измеряется в сотнях тысяч) и мысленно увеличит его габариты до таких, чтобы внутрь поместился двухэтажный дом, а потом пропорционально увеличит его стоимость, то приобретать получившееся ему скорее всего уже не сильно захочется.

Дело в том, что в станках с ЧПУ используются такие двигатели и трансмиссии, которые бы обеспечивали как можно большую точность позиционирования. Имеющиеся на рынке решения действительно хороши и обеспечивают точность в сотые доли миллиметра. Чем более массивный рабочий орган нам нужно двигать, тем дороже нам обойдутся как двигатели, так и трансмиссии (4 серводвигателя, 4 безлюфтовых редуктора и 24 метра зубчатой рейки, которым нужно поднимать тонну груза на высоту 6 метров сами по себе будут стоить как небольшой домик). 

Выкрутиться из ситуации можно двумя способами:

1) максимально облегчить принтер (сделать лёгкую головку, лёгкую алюминиевую раму и т.д.);
2) использовать менее дорогую систему позиционирования за счёт уменьшения точности.

Некоторые создатели 3D принтеров для печати домов идут по первому пути. Этот путь хорош, но по нему, во-первых, уже идут, а, во-вторых, он не так хорош как второй (особенно если представить себе реальный принтер на реальной стройке с реальными строителями ).
Из очевидных недостатков первого способа: принтер не может поднимать грузы и нужно держать рядом кран; с принтером нужно обращаться бережно, перевозить бережно, если не дай бог какие-то из прецизионно изготовленных деталей сломаются в чистом поле, то работа встанет надолго. Так же в этом варианте трудно разместить смеситель внутри головки.

У второго способа недостаток только один: точность измеряется не в сотых долях миллиметра, а в миллиметрах. Но для строительства дома такой точности достаточно.

Итак, мы выбрали второй путь и пока он нас радует. Точности позиционирования +-1 мм на прототипе нам уже удалось добиться, а ориентировочная рыночная стоимость готового полноразмерного принтера для печати настоящих домов, по нашим подсчётам, не будет превышать 1 миллиона рублей. Эта цифра уже вполне приемлема и делает покупку агрегата целесообразной.

На видео механизм перемещения (роутер) в работе:

Чем мы лучше других? 

Хм. Если в целом по жизни, то наверное ничем. А что касательно 3D принтера, то есть несколько вещей, которые отличают наш проект от других нам известных. Ещё до того, как начать собственно конструирование, мы выдвинули несколько требований, которым должен удовлетворять 3D-принтер:

— доступная цена (чтоб печатать дома, а не выставочные экспонаты);
— достаточно хорошее качество печати;
— минимум дорогих и сложных в изготовлении узлов, максимум ремонтопригодность;
— носимость/возимость/сваливаемость_в_кучу, простота сборки/разборки, простота эксплуатации;
— высокая грузоподъёмность (достаточная, чтобы плиту перекрытия поднять);

3D модель прототипа

Сам прототип

Всего этого вместе и сразу мы ещё ни у кого не видели. Более того, такой подход заставляет практически с нуля разрабатывать всё:

— механику (готовые рельсы с каретками, которые используются в ЧПУ, тут уже не подходят);
— контур управления с обратной связью и учётом специфичности поведения асинхронных двигателей, имунный к люфтам и деформациям в трансмиссиях;
— смеситель непрерывного действия, который возможно располагать в печатной головке, куда подавать отдельно воду и сухую смесь (так можно сократить сроки твердения смеси и упростить обслуживание смесителя);
— рецептуры смесей;
Мы считаем, что нам это по плечу, так как на любую задачу в команде есть специалисты и часть проблем уже успешно решена.

О том как будет строиться дом, производиться калибровка принтера, чем будет печатать и многом другом, вы можете узнать из видеозаписи встречи с разработчиками в коворкинг-центре Креатив: