Строительная 3D-печать сегодня: потенциал, проблемы и перспективы практической реализации

当前建筑3D打印：实践应用的潜力、问题和前景

Потенциал аддитивных технологий 3D-печати в строительстве связан с возможностью создания строительных объектов бионического дизайна, предполагающей сочетание свободы внешней формы и организованного внутреннего пространства конструкций объекта, в котором масса материала располагается только по линиям действующих напряжений. Это может обеспечить радикальное снижение массы материала в объеме конструкции, изменить принципы проектирования и строительства. Показано, что вероятность реализации данного потенциала связана с необходимостью новых методов расчета и проектирования, разработкой эффективных технологических комплексов, создания нового класса строительных композитов для печати. Технологические комплексы для 3D-печати должны отличаться мобильностью и универсальностью, обеспечивать роботизированную печать всех конструкций зданий. Материалы должны быть адаптированы к технологическим условиям печати и эксплуатации в тонких слоистых 3D-печатных конструкциях, так как от их характеристик в технологическом и эксплуатационном циклах зависят параметры технологических комплексов и характеристики 3D-печатных объектов. Показано, что в настоящее время отсутствие методов проектирования, нормативной базы, эффективных универсальных технологических комплексов, достаточной номенклатуры составов смесей для печати относятся к проблемам, которые необходимо решить для практической реализации технологии. Представлены подходы к решению данных проблем и краткое резюме научных и прикладных результатов коллектива специалистов Воронежского государственного технического университета в области проектирования составов смесей и управления свойствами строительных композитов для 3D-печати.

3D打印增材制造技术使得在建筑工程中建造仿生设计结构体成为可能，这种新型建筑意味着结构体外部形式的自由与内部有秩序的空间的结合，其材料的使用仅沿应力作用方向排布。这能从根本上减少结构体的材料用量，改变设计和建造的规则。研究表明，实现这种潜力的可能性与发展新式计算与设计方法、研制高效的工艺设备以及开发用于打印的新型建筑复合材料有关。3D打印工艺设备应具有机动性和多功能性，可实现所有建筑结构的机器打印。材料应适应薄层3D打印结构有关打印和使用的技术条件，因为工艺设备参数和3D打印对象的特性取决于它们的在工艺操作和使用过程中的特点。分析表明，设计方法、监管框架、高效通用的工艺设备以及打印材料配方多样性方面的不足是当前制约该技术实践推广的主要障碍。给出了解决这些问题的方法，并简要介绍了沃罗涅日国立技术大学专家团队在用于3D 打印的建筑复合材料的组分设计和性能调控方面的科学与实践成果。

Славчева Г.С. Строительная 3D-печать сегодня: потенциал, проблемы и перспективы практической реализации // Строительные материалы. 2021. № 5. С. 28–36. DOI: https://doi.org/10.31659/0585-430X-2021-791-5-28-36