ІННОВАЦІЙНІ АДИТИВНІ ТЕХНОЛОГІЇ ТА МАТЕРІАЛИ В БУДІВНИЦТВІ З ВИКОРИСТАННЯМ 3D-ДРУКУ ДЛЯ СТВОРЕННЯ БУДІВЕЛЬ
DOI:
https://doi.org/10.32782/apcmj.2025.1.7Ключові слова:
будівельне виробництво, адитивні технології, 3D-друк, будівельний принтер, екструдування, будівельний майданчик, спікання, шар, фракціяАнотація
У статті аналізуються найбільш поширені методи 3D-друку, що використовуються в сучасних технологіях адитивного будівництва. Зокрема, розглянуто три ключові методи: спосіб спікання (селективне лазерне спікання, SLS), метод лазерної стереолітографії (SLA) та спосіб пошарового екструдування (LOM). Кожен із цих методів має свої особливості та переваги в контексті будівельних процесів. Спосіб спікання дозволяє точно формувати об’єкти з різноманітних матеріалів, метод лазерної стереолітографії забезпечує високу точність і використовується для створення складних геометричних форм, а спосіб пошарового екструдування дозволяє ефективно працювати з великими об’ємами матеріалу. У статті також підкреслено важливість цих методів для вдосконалення будівельних технологій і досягнення більшої ефективності у процесі виготовлення конструкцій. У статті розглядаються інноваційні адитивні технології, що використовуються в будівництві, зокрема Contour Crafting, Concrete Printing і DShape. Описано принципи їх роботи, переваги застосування порівняно із традиційними методами будівництва, а також потенціал для створення складних архітектурних форм і зниження витрат на матеріали та час. Зокрема, технологія “Contour Crafting” дозволяє створювати великі будівельні елементи з мінімальними затратами, Concrete Printing дає змогу 3D-друкувати індивідуальні будівельні деталі, а DShape відкриває можливості для виготовлення складних конструкцій без використання ливарних форм. У статті підкреслено значення цих технологій у розвитку сучасного будівництва, їхню роль у підвищенні ефективності та зниженні витрат, а також їхній потенціал у створенні інноваційних будівельних рішень. Як матеріал досліджувався бетон, були виготовлені зразки – куби. Визначено фракційний склад компонентів. Бетонний розчин готували в бетонозмішувачі БСМ-500, з об’ємом барабана 500 л. Визначені фізико-механічні характеристики бетону за технологією 3D-друку.
Посилання
Buswell R.A., Leal de Silva W.R., Jones S.Z., Dirrenberger J. 3D printing using concrete extrusion: a roadmap for research. Cement and Concrete Research. 2018. № 112. P. 37–49.
Berman B. 3-D printing: the new industrial revolution. Business Horizons. 2012. Т. 55. № 2. P. 155–162.
Гончаренко Ю., Мельник А. Адитивні технології в будівництві : навчальний посібник. Київ : Нац. авіац. ун-т, 2019.
Сучасні технології 3D-друку: перспективи для будівництва. Науковий журнал Київського національного університету будівництва і архітектури. 2020. № 2. С. 45–58.
Labonnote N., Rønnquist A., Manum B., Rüther P. Additive construction: State-of-the-art, challenges and opportunities. Automation in Construction. 2016. Vol. 72. P. 347–366.
Lipson H., Kurman M. Fabricated. The New World of 3D Printing. Indiana : Wiley, 2013. 320 p.
Savytskyi N., Shatov S., Ozhyshchenko O. 3D-printing of build objects. Вісник Придніпровської державної академії будівництва та архітектури. 2016. № 3. С. 18–26.
Construction 3D Printing. Wikipedia: вільна енциклопедія. URL: https://en.wikipedia.org/wiki/Construction_3D_printing (дата звернення: 13.03.2025).
Winsun: 3D Printing for Construction. Future of Construction : вебсайт. URL: https://futureofconstruction.org/case/winsun/ (дата звернення: 13.03.2025).
Kazemian A., Yuan X., Cochran E., Khoshnevis B. Cementitious materials for construction-scale 3D printing: Laboratory testing of fresh printing mixture. Construction and Building Materials. 2017. Vol. 145. P. 639–647. URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0950061817306657.
Le T., Austin S., Lim S., Buswell R. Mix design and fresh properties for high-performance printing concrete. Materials and Structures. 2012. Vol. 45. P. 1221–1232.
Tay Y.W., Panda B., Paul S.C., Tan M.J., Quian S., Leong K.F., Chua C.K. Processing and properties of construction materials for 3D printing. Materials Science Forum. 2016. Vol. 861. P. 177–181.
Malaeb Z., Hachem H., Tourbah A., Maalouf T., Zarwin N., Hamzeh F. 3D concrete printing: machine and mix design. International Journal of Civil Engineering. 2015. Vol. 6. P. 14–22.
Ceresit helps revolutionise construction for Ukraine’s rapid reconstruction: first residential build - ing 3D printed. Henkel : вебсайт. URL: https://www.henkel.ua/press-and-media/press-releases-andkits/2024-08-21-ceresit-helps-revolutionise-construction-for-ukraines-rapid-reconstruction-first-residential-building-3d-printed-1983086?utm_source=chatgpt.com (дата звернення: 13.03.2025).
Савицький М., Айріх Ш., Халаф І.З. та ін. Архітектурно-конструктивно-технологічна система 3D-друку будівельних об’єктів : монографія / за ред. М. Савицького. Дніпро : ФОП Удовиченко О.М., 2019. 233 с.
Lipson H., Kurman M. Fabricated. The New World of 3D Printing. Indiana : Wiley, 2013. 320 p.
Іванов-Костецький С., Гуменник І., Воронкова І. Шляхи застосування технологій 3D-друку у створенні сучасних об’єктів архітектури. Вісник Національного університету «Львівська політехніка». Серія «Архітектура». 2022. С. 54–64. DOI: 10.23939/sa2022.01.054.
Hager I., Golonka A., Putanowicz R. 3D printing of buildings and building components as the future of sustainable construction. Procedia Engineering. 2016. Vol. 151. P. 292–299. DOI: 10.1016/j.proeng.2016.07.357.
Tay Y., Panda B., Paul S., Noor M., Tan M., Leong K. 3D printing trends in building and construction industry: a review. Virtual and Physical Prototyping. 2017. № 12 (3). P. 261–276. DOI: 10.1080/17452759.2017.1326724.
The Construction Industry with Additive Manufacturing: An Opportunity Analysis and Ten-Year Forecast. SmarTech Analysis. URL: https://www.smartechanalysis.com/reports/additivemanufacturingin-construction (дата звернення: 13.03.2025).
Pershakov V., Bieliatynskyi A., Bakulin E., Bakulina V., Bolotov G., Popovych I. Тенденції розвитку світового висотного будівництва. Revista Española de Derecho Constitucional. 2016. № 61. P. 62–72.
3D Printer G-code Commands: Full List & Tutorial. All3DP : вебсайт. URL: https://all3dp.com/2/3d-printer-gcodecommands-list-tutorial/ (дата звернення: 13.03.2025).
ДСТУ Б В.2.7.-214:2009. Бетони. Методи визначення міцності за контрольними зразками. (Чинний від 01.01.2010 р.). Київ, 2010. 43 с.