Будущее на принтере: развитие 3D-строительства в России

Помните, как в детстве мы собирали домики из Lego? Сегодня это детское увлечение переросло в настоящую строительную революцию. В России и за ее пределами набирает обороты технология 3D-печати зданий (аддитивного строительства), когда объекты создаются слой за слоем по цифровой модели.

Технология впечатлила мир еще в 2016 г., когда в ОАЭ напечатали первое офисное здание. Если коротко: 3D-строительство - это творения промышленного робота-принтера, который слой за слоем наносит специальный строительный состав.

Самое главное в технологии — материалы

Представьте себе "чернила" для строительного принтера как высокотехнологичный строительный раствор, рецепт которого базируется на трех принципах: он должен легко течь по шлангу, не растекаться под собственным весом и быстро твердеть. Его основа — это знакомые всем компоненты: цемент (главное вяжущее), песок (наполнитель и армирующий компонент, создающий объем) и вода. Однако чтобы строительный раствор стал послушным материалом для принтера, в его состав добавляют секретные ингредиенты — химические добавки.

В первую очередь это супер-пластификаторы (заставляют смесь течь как йогурт, даже с малым количеством воды), регуляторы сроков схватывания (ускоряют схватывание первично напечатанного слоя, чтобы он мог выдерживать нагрузку последующего) и стабилизаторы (не дают стене поплыть сразу после печати и позволяют избежать расслаивания).

В отличие от составов бетона, строительные смеси для 3D-печати разрабатываются с точным контролем тиксотропных свойств — они должны оставаться подвижными при прокачке, но моментально “замирать” после выхода из сопла. Это достигается подбором полимерных и минеральных модификаторов, которые управляют поведением материала на микроуровне.

«Применение химических и полимерных добавок улучшает свойства строительных смесей для 3D-печати. Они удерживают форму слоя после выхода из сопла, усиливают сцепление между слоями и делают материал менее хрупким. Без них экструзия просто не сработала бы: слой “поплыл” бы под собственной тяжестью», - отметил директор дивизиона «Строительство» компании “Сибур” Алексей Сбоев.

How much?

Когда говорят о стоимости 3D-дома, многие думают только о бетоне, который идет на печать стен. Но это как оценивать стоимость автомобиля только по кузову. На самом деле, полная картина выглядит сложнее.

При оценке стоимости строительства дома при помощи 3D-принтера важно учитывать не только затраты на строительные смеси. Цена складывается из работы принтера, логистики, амортизации или аренды оборудования и монтажа инженерных систем, кровли, окон, дверей, отделочных материалов, оплаты труда специалистов.

На ранних этапах развития технологии стоимость сопоставима с традиционным строительством, но потенциал удешевления — до 30–40% при переходе к серийному производству за счет унификации составов смесей и использования вторичных материалов.

«Через 10–15 лет мы увидим переход от тяжёлых строительных смесей к более лёгким и энергоэффективным системам, которые будут выполнять одновременно функцию несущей конструкции и утеплителя и станут альтернативой применяемым сейчас пенобетону и полистиролбетону. Меньшая масса и встроенная теплоизоляция сделают такие смеси идеальными для ИЖС, в том числе и в северных регионах», - отметил Алексей Сбоев.

Главное преимущество 3D-печати — не "дешево", а "быстро и технологично". Экономия заключается в скорости возведения коробки (дни, а не недели) и, как следствие, снижении трудозатрат. Но все остальные составляющие классического строительства остаются актуальными и формируют львиную долю итоговой цены дома.

“Основные отличия 3D-печати — это скорость и автоматизация процесса возведения объекта. Поскольку напечатанный объект требует установки окон, отделки и монтажа инженерных систем и т.д., 3D- печать следует рассматривать как гибридную технологию, которая сочетается с традиционными методами строительства”, — отметила преподаватель ИГСУ Президентской академии Евгения Муринец.

Почему за технологией будущее?

Мировой рынок 3D-строительства домов сегодня — это не гигантская индустрия, а скорее многообещающий стартап на стадии роста. Его размер на текущий момент — $1-2 млрд, с потенциалом роста до $5-10 млрд к 2030 г..

Причины оптимистичных прогнозов — в очевидных преимуществах технологии.

1. Скорость: Стены дома можно возвести за считанные дни, а не недели.

2. Экономия: Снижение затрат на рабочую силу и сокращение производственного времени на 50-80%.

3. Экологичность: Технология позволяет минимизировать отходы производства на 30-60%.

4. Свобода дизайна: Архитекторы получают возможность реализовывать самые смелые проекты с криволинейными формами.

«Ожидается, что в России в 2025 г. построят порядка 50-100 домов с помощью 3D-принтеров», - отметил Алексей Сбоев.

В основном 3D-дома строят не для частных лиц, а для государства и бизнеса. Быстрое возведение зданий социальной инфраструктуры, ускоренный ввод объектов туристической индустрии – лишь некоторые возможности, которые дает технология 3D-строительства. Пока это полигон для отработки технологии, который в будущем, при снижении затрат и развитии нормативной базы, может открыть дорогу и к массовому ИЖС.

“Я посмотрел бы на задачи применения 3D-принтеров и пластиков сквозь призму тех приоритетов, которые сейчас есть и у мировых лидеров, и у России. Это и освоение мирового океана, Арктики, астероидов, Луны, Марса, и т.д.”, — отметил российский прогнозист, международный эксперт Программы развития ООН по форсайту, д.э.н., профессор, директор Центра научно-технологического прогнозирования ИСИЭЗ НИУ ВШЭ Александр Чулок.

Успешные кейсы в России

Развитие 3D-принтеров и их появление в России - это не новая история, отметил Чулок.

“Мы фиксировали это как один из глобальных трендов еще в прогнозе научно-технологического развития России до 2030 года”, — отметил профессор.

За последние годы в стране было реализовано несколько знаковых проектов, которые наглядно демонстрируют прогресс технологии.

• Жилой дом в Ярославле (2017). Именно этот объект площадью 300 кв. м стал первым в российской 3D-печати зданий. Его возводили по частям, а затем собрали на фундаменте как конструктор всего за один месяц.

• Культурный центр «Мелля» в Татарстане (2019). Этот проект доказал, что на принтере можно печатать не только маленькие домики. Высота стен концертного зала в центре Казани достигла 10 м, что позволило объекту попасть в Книгу рекордов России как самому высокому напечатанному зданию.

• Двухэтажный коттедж в Подмосковье (2024). Проект площадью 198 «квадратов» обладает шестиметровыми потолками, панорамными окнами и эксплуатируемой крышей с солнечными батареями.

• Отель WonderDom в Туле и фонтан в Подмосковье (2024). В экопарке «Ясно Поле» открылся первый в стране сферический отель, напечатанный на 3D-принтере. А в жилом комплексе «Римский» заработал один из самых высоких в Европе 3D-фонтанов высотой 12 м.

Что дальше? Перспективы российского 3D-строительства

Согласно оценкам экспертов, к 2036 г. до 10% жилья в России может возводиться с применением 3D-печати. Это открывает колоссальные возможности для решения задач в сфере доступного жилья, быстрого строительства социальных объектов в удаленных регионах и реализации смелых архитектурных проектов.

«3D-печать может стать одним из популярных направлений домостроения в ИЖС и будет широко использоваться для малых архитектурных форм. В массовом жилье это тоже возможно, но нужно работать над снижением стоимости и разработкой нормативов», - отметил Алексей Сбоев.

Таким образом, 3D-строительство в России прошло путь от единичных экспериментов до реальной практики. Благодаря поддержке государства в лице Минстроя РФ, активности российских компаний-разработчиков принтеров и строительных смесей для 3D-печати, компаний, выполняющих строительство домов по 3D-технологии, а также крупных промышленных холдингов, таких как СИБУР, страна не просто следит за мировым трендом, а формирует собственный рынок строительства будущего, где дома собираются если не как Lego, то уж точно с большой скоростью и точностью.