×

Государственное регулирование, сертификация аддитивных технологий в строительстве (3DCP) в России и мире

Июль 2019 года

Аналитический Отчет (полная версия)

Запросить стоимость полной версии исследования: news@json.tv

Аналитический Отчет (полная версия)

Государственное регулирование, сертификация аддитивных технологий в строительстве (3DCP) в России и мире
Государственное регулирование, сертификация аддитивных технологий в строительстве (3DCP) в России и мире
Июль 2019

Государственное регулирование, сертификация аддитивных технологий в строительстве (3DCP) в России и мире

Июль 2019 года

Зарегистрируйтесь или войдите, чтобы скачать PDF-версию Информационного бюллетеня

Скачать

+7 926 561 09 80; news@json.tv

Пишите, звоните, если есть вопросы

Компания J’son & Partners Consulting завершила подготовку анализа государственного регулирования и вопросов сертификацим аддитивных технологий в строительстве (3DCP) в мире и в России. Он является частью более масштабного исследования «Текущая ситуация и перспективы применения 3D печати в строительстве (3DCP) в России и мире».

 

Раздел подготовлен при содействии ФГБОУ ВО «Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет». Автор: Андрей Петрович Пустовгар[1], проректор НИУ МГСУ, профессор, к.т.н.

 

1. Цели стандартизации и регулирования в развитии аддитивных технологий в строительстве Мировой рынок строительной 3D печати

 

Система нормативного обеспечения в строительстве имеет ряд особенностей в отличие традиционного промышленного производства. Строительные нормы способствуют достижению социально значимых целей:

 

  • обеспечение сохранности жизни и здоровья людей и других живых организмов и создание достойных условий их существования;
  • предотвращение разрушения и обрушение строительных и ограждающих конструкций и отделки зданий и сооружений;
  • предотвращение возникновения пожаров;
  • создание комфортабельных условий пребывания людей, животных и растений;
  • обеспечение быстрой и безопасной эвакуации людей и животных в случае возникновения экстремальных ситуаций, ставящих под угрозу их здоровье и жизнь.

 

Одним и принципов разработки строительных стандартов и сводов правил является принцип снижения рисков, связанных с эксплуатацией зданий и сооружений, до приемлемого обществом уровня. При этом, назначение норм остается неизменным при любом приемлемом уровне рисков и заключается в охране здоровья, обеспечении безопасности и создании достойных условий существования людей. Разница между различными уровнями риска заключается в степени здоровья, степени безопасности и степени комфорта, чем выше уровень развития страны, тем ниже ожидаемый обществом уровень рисков.

 

Основной подход к разработке строительных стандартов и сводов правил формирование минимальных требования к объектам строительства путем задания минимально допустимых ограничений, ниже которых участник строительной деятельности не должен опускаться. При этом несоблюдение установленных ограничений, приводит к возникновению рисков, что здание или сооружение перестанет обеспечивать приемлемый уровень безопасности для находящихся в нем людей.

 

В строительных стандартах и сводах правил не заложен принцип описания зданий и сооружений и методов их возведения, а устанавливаются ограничения, которыми участники строительной деятельности должны руководствоваться при выборе объемно-планировочных решений, материалов, изделий, инженерного оборудования.

 

Поэтому в отличие от других отраслей промышленности и в частности машиностроения система нормативного обеспечения в строительстве не является барьером на пути внедрения аддитивных технологий, а требует лишь внесения изменений в отдельные нормативные документы и разработке незначительного числа нормативных документов учитывающих специфику аддитивного производства.

 

В РФ на государственном уровне не сформулированы цели стандартизации и регулирования в области аддитивных технологий в строительстве.

 

Однако очевидными целями стандартизации и регулирования аддитивных технологий в строительстве являются:

 

  • Повышение производительности труда в строительстве
  • Повышение качества строительной продукции, сокращение сроков строительства и повышение конкурентоспособности строительного комплекса Российской Федерации.

 

[1] http://mgsu.ru/universityabout/Rukovodstvo/Prorektori/Pustovgar_A_P.php

 

2. Обзор законодательства Российской Федерации по техническому регулированию, основные положения в части 3D печати в строительстве

 

Национальное законодательство в области технического регулирования строительства включает в себя:

 

1. Федеральный закон от 27 декабря 2002 г. № 184-ФЗ «О техническом регулировании» ст. 46, п.1 указывает что:

  • Требования к продукции подлежат обязательному исполнению только в части, соответствующей целям:
  • защиты жизни или здоровья граждан, имущества физических или юридических лиц, государственного и муниципального имущества;
  • охраны окружающей среды, жизни или здоровья животных и растений;
  • предупреждения действий, вводящих в заблуждение приобретателей, в том числе потребителей;
  • обеспечения энергетической эффективности и ресурсосбережения.

 

2. Постановлением правительства российской федерации от 26 декабря 2014 г. N 1521 «Об утверждении перечня национальных стандартов и сводов правил (частей таких стандартов и сводов правил), в результате применения которых на обязательной основе обеспечивается соблюдение требований федерального закона «технический регламент о безопасности зданий и сооружений» утвержден перечень нормативных документов которые в обязательном порядке должны учитываться при разработке проектов зданий и сооружений.

 

3. Стандарты и своды правил применяются, как к новому строительству, так  и к существующим зданиям и сооружениям в случаях, когда ранее возведенные постройки подвергаются реконструкции или меняется их назначение.

 

Стандарты и своды правил содержат требования к техническим характеристикам строительных объектов - их высоте, площади, протяженности эвакуационных выходов, степени огнестойкости конструкций, допустимой величине нагрузок, интенсивности освещения, составу воздуха в помещениях, напору воды в системе водоснабжения и многим другим параметрам, которые обеспечивают безопасность при строительстве и эксплуатации зданий и сооружений.

 

 

3. Общие и пркладные вопросы технического регулирования, порядок установления и подтверждения требований к продукции и услугам в РФ

 

Схематически подходы к нормированию в строительстве представлены на рис.2. Для ряда объектов в соответствии с Градостроительным кодексом, как отмечалось может применяться обязательная или добровольная оценка соответствия. Следует отметить, что нормативные требования закладываются на этапе проектирования зданий и сооружений, а на последующих этапах жизненного цикла осуществляется контроль соответствия проектной документации.

 

 

4. Отличительные особенности технического регулирования в мире по сравнению с РФ. Планы по гармонизации национальных и мировых стандартов в области 3DCP

 

В мировой практике большинства стран (Страны ЕС, США, Австралия, Япония) в основе технического регулирования лежит параметрический метод нормирования, в отличии от используемого в РФ предписывающего метода. Учитывая различие в используемых методах нормирования схематически параметрический подход в Европейском союзе можно отобразить следующим образом:

 

 

Данный подход делает Европейскую систему технического регулирования более восприимчивой и демократичной к внедрению инновационных решений в области строительства.

 

Так как параметрический метод нормирования:

  • Акцентирует внимание на цели, которую нормативное требование пытается достичь
  • Допускает множество альтернативных путей достижения поставленной цели
  • Основной посыл метода – выбор наиболее эффективного решения для обеспечения достижения цели.

А предписывающий метод нормирования:

  • Акцентирует внимание на средствах достижения цели
  • Предлагает единственный путь достижения - тот, который прописан в нормативном требовании.

 

Основной посыл метода - строгое следование предписанным правилам обеспечивает достижение цели, которую разработчик предписывающей нормы имел в виду.

 

В строительной отрасли накоплен большой опыт гармонизации национальных стандартов с нормативами стран ЕС, существуют рекомендованные подходы поэтапного внедрения еврокодов в качестве доказательной базы оценки соответствия в РФ. На рисунке представлены основные этапы реализации данных подходов:

 

1.   Получение англоязычной версии всех Еврокодов.

2.   Перевод их на русский язык.

3.   Проверка возможности общего поддержания формата Еврокодов путем сопоставительных расчетов.

4.   Подготовка не противоречащих Еврокодам дополнений, касающихся любых аспектов, являющихся особенностью требований в России и не охваченных Еврокодами.

5.   Определение ценности NDPs на основе проверки на предмет соответствия текущей российской практике.

6.   Подготовка национального стандарта (Свода правил).

 

Таким образом, может быть пройден путь от сопоставимых норм проектирования через односторонне согласованные документы к гармонизированным нормам проектирования.  

 


 

Стандарт ИСО/МЭК- 2:1996 устанавливает несколько форм (уровней) гармонизации:

 

Гармонизированные стандарты (нормативные документы) [англ. Harmonized standards] ― стандарты на один и тот же объект, утвержденные различными органами по стандартизации и обеспечивающие взаимозаменяемость продукции, процессов и услуг и взаимное понимание результатов испытаний или информации, представляемой в соответствии с этими стандартами[2].

 

Идентичные стандарты (нормативные документы) [англ. Identical standards] ― Гармонизированные стандарты, которые идентичны по содержанию и по форме представления. Источник:ИСО/МЭК-2:1996 п. 6.3.

 

Односторонне согласованный стандарт (нормативный документ) [англ. Multilaterally harmonized standard] ― cтандарт (нормативный документ), согласованный с другим стандартом (нормативным документом) таким образом, чтобы продукция, процессы, услуги, испытания, представляемые в соответствии с первым стандартом (нормативным документом), отвечали требованиям последнего, а не наоборот. Источник: ИСО/МЭК-2:1996 п. 6.8.

 

Сопоставимые стандарты (отангл. Comparable standards) ― стандарты на одну и ту же продукцию, на одни и те же процессы или услуги, утвержденные различными органами по стандартизации, в которых различные требования основываются на одних и тех же характеристиках и которые оцениваются с помощью одних и тех же методов, позволяющих однозначно сопоставить различия в требованиях. Примечание - Сопоставимые стандарты не являются гармонизированными стандартами. Источник: ИСО/МЭК-2:1996 п. 6.9.

 

Представляется, возможным в силу практически одинаковой стартовой базы в области нормативной документации для аддитивного производства в строительстве в РФ и за рубежом организовать тесное взаимодействие ТК182 «Аддитивные технологии» (Росстандарт) и зеркальных комитетов Международной организацией по стандартизации (ISO) TC 261 Additive manufacturing и ASTM International F42 Additive Manufacturing Technologies в рамках «Разработки структуры стандартов аддитивного производства» с целью подготовки идентичных нормативных документов.

 

Данный подход позволит решить проблемы возникающие при рассмотрении зарубежных нормативных документов как альтернативной доказательной базы российского технического регламента О безопасности зданий и сооружений. Следует отметить, что в аддитивные технологии обладают значительным экспортным потенциалом, поэтому целесообразно на этапе разработки национальных стандартов обеспечить их гармонизацию с еврокодами стран ЕС EN(ISO) и ASTM США.

 

[2]Гармонизированные стандарты могут иметь различия в форме представления или даже в содержании. Источник: ИСО/МЭК 2:1996 п. 6.1

 

Основными проблемами при гармонизации национальных и европейских нормативных документов в области строительства являются:

 

  • Отсутствие текстов нормативных документов международных организаций по стандартизации в фонде Росстандарта даже на языке издателя.
  • Отсутствие актуальной гармонизированной единой словарной международной базы терминов и определений в области строительства и аддитивного производства.
  • Различия в методологических подходах к расчетам и испытаниям
  • Различия в метрологической базе.
  • Различия в системе построения стандартов (национальные документы носят процедурный характер и нацелены на пользователя; европейские содержат много умозаключений и разъяснений, в т.ч. библиографических ссылок).
  • Данные проблемы требуют решения и на сегодняшний день существенно осложняют прямое введение европейских стандартов на территории России.

 

5. Вопросы стандартизации аддитивных технологий в РФ и мире в целом

 

Не смотря на созданные в РФ, ЕС и США технические комитеты в области аддитивного производства в основном деятельность ТК 182 «Аддитивные технологии» (Росстандарт), TC 261 Additive manufacturing (ISO) и F42 Additive Manufacturing Technologies (ASTM) связана с общими вопросами стандартизации аддитивных технологий.

 

ISO 17296-2:2015 Additive manufacturing -- General principles -- Part 2: Overview of process categories and feedstock

ISO 17296-3:2014 Additive manufacturing -- General principles -- Part 3: Main characteristics and corresponding test methods

ISO 17296-4:2014 Additive manufacturing -- General principles -- Part 4: Overview of data processing

ISO/ASTM 52900:2015 Additive manufacturing -- General principles -- Terminology 60.60

ISO/ASTM DIS 52901.2 Additive manufacturing -- General principles -- Requirements for purchased AM parts

ISO/ASTM NP 52902 Additive manufacturing -- General principles -- Standard test artifacts

ISO/ASTM DIS 52903-1 Additive manufacturing -- Standard specification for material extrusion based additive manufacturing of plastic materials -- Part 1: Feedstock materials

ISO/ASTM CD 52903-2 Additive manufacturing -- Standard specification for material extrusion based additive manufacturing of plastic materials Part 2: Process -- Equipment

ISO/ASTM NP 52905 Additive manufacturing -- General principles -- Non-destructive testing of additive manufactured products

ISO/ASTM DIS 52910.2 Guidelines for additive manufacturing design

ISO/NP TR 52912 Design of functionally graded additive manufactured parts

ISO/ASTM 52915:2016 Specification for additive manufacturing file format (AMF) Version

ISO/ASTM 52921:2013 Standard terminology for additive manufacturing -- Coordinate systems and test methodologies

ISO/ASTM52910:2018 Additive manufacturing — Design — Requirements, guidelines and recommendations

ASTM F3213:2017    Standard for Additive Manufacturing – Finished Part Properties – Standard Specification for Cobalt-28 Chromium-6 Molybdenum via Powder Bed Fusion

ASTM F3301:2018a Standard for Additive Manufacturing – Post Processing Methods – Standard Specification for Thermal Post-Processing Metal Parts Made Via Powder Bed Fusion

ASTM F3302:2018    Standard for Additive Manufacturing – Finished Part Properties – Standard Specification for Titanium Alloys via Powder Bed Fusion

ASTM F3303:2018    Standard for Additive Manufacturing – Process Characteristics and Performance: Practice for Metal Powder Bed Fusion Process to Meet Critical Applications

ASTM F3318:2018    Standard for Additive Manufacturing – Finished Part Properties – Specification for AlSi10Mg with Powder Bed Fusion – Laser Beam

ISO/ASTM52901:2016 Standard Guide for Additive Manufacturing – General Principles – Requirements for Purchased AM Parts

В РФ на конец 2018 года действовали следующие стандарты в области Аддитивных технологий:

ГОСТ Р 57556-2017 Материалы для аддитивных технологических процессов. Методы контроля и испытаний;

ГОСТ Р 57558-2017 Аддитивные технологические процессы. Базовые принципы - часть 1. Термины и определения;

ГОСТ Р 57586-2017 Изделия, полученные методом аддитивных технологических процессов. Общие требования;

ГОСТ Р 57587-2017 Изделия, полученные методом аддитивных технологических процессов. Методы контроля и испытаний;

ГОСТ Р 57588-2017 Оборудование для аддитивных технологических процессов. Общие требования;

ГОСТ Р 57589-2017 Аддитивные технологические процессы. Базовые принципы – часть 2. Материалы для аддитивных технологических процессов. Общие требования;

ГОСТ Р 57590-2017 Аддитивные технологические процессы. Базовые принципы – часть 3. Общие требования;

ГОСТ Р 57591-2017 Аддитивные технологические процессы. Базовые принципы – часть 4. Обработка данных;

ГОСТ Р 57910-2017 Материалы для аддитивных технологических процессов. Методы контроля и испытаний металлических материалов сырья и продукции;

ГОСТ Р 57911-2017 Изделия, полученные методом аддитивных технологических процессов. Термины и определения.

 

Большая часть утверждённых стандартов также носит общий характер основных положений. ГОСТ Р 57556 и ГОСТ Р 57910 в существенной степени определяют методологическую базу для контроля и испытаний сырья и изделий АТ.

 

По состоянию на начало 2019 только в планах ТК 182 «Аддитивные технологии» (Росстандарт) заявлена разработка трех национальных стандартов для Аддитивного производства в строительстве:

  • Материалы для аддитивного строительного производства. Термины и определения
  • Материалы для аддитивного строительного производства. Технические требования
  • Материалы для аддитивного строительного производства. Методы испытаний

 

Разработчик ФГБОУ ВО НИУ Московский государственный строительный университет НИУ «МГСУ»

Интересный опыт практического подхода в области формирования центра компетенций в Аддитивных технологий для строительства имеет RILEM International Union of Laboratories and Experts in Construction Materials, Systems and Structures на сегодняшний день в RILEM создан технический комитет 276-DFC Digital fabrication with cement-based materials. В состав комитета вошли 15 членов в основном Университетов из Европейских стран, США, Канады и Китая. Основные направления работы:

 

  1. Материалы для строительной 3D печати и реологические свойства
  2. Технологические процессы строительной печати такие как, extrusion techniques (e.g. contour crafting), particle bed techniques (e.g. D-Shape), advanced slip forming (e.g. Smart dynamic casting) и другие новые и существующие технологии
  3. Методы испытаний.
  4. Тематические и поисковые исследования

 

В РФ центры компетенций в области Аддитивных технологий для строительства формируются при университетах, например НИУ МГСУ, ТГАСУ, СПБГАСУ, БГТУ им. Шухова, координирующую роль в организации работ для различных отраслей промышленности, в том числе и для строительства взяла на себя Технологическая платформа.

 

6. Обязательная госэкспертиза проектной документации: в каких случаях она не требуется, в каких случаях 3D печать может применяться в строительстве

 

Порядок проведения государственной экспертизы проектной документации определяется Постановлением Правительства РФ от 05.03.2007 N 145 (ред. от 22.10.2018) «О порядке организации и проведения государственной экспертизы проектной документации и результатов инженерных изысканий». Предметом государственной экспертизы проектной документации является оценка ее соответствия требованиям технических регламентов, в том числе санитарно-эпидемиологическим, экологическим требованиям, требованиям государственной охраны объектов культурного наследия, требованиям пожарной, промышленной, ядерной, радиационной и иной безопасности, а также результатам инженерных изысканий.

 

Государственной экспертизе подлежат все разделы проектной документации и (или) результаты инженерных изысканий, которые в соответствии с законодательством Российской Федерации представляются для проведения государственной экспертизы.

 

Государственная экспертиза проводится в следующих случаях:

 

  • проектная документация и (или) инженерные изыскания выполнены в отношении объектов капитального строительства, строительство, реконструкцию которых предполагается осуществлять на территориях двух и более субъектов Российской Федерации (включая осуществляемую на территории одного субъекта Российской Федерации реконструкцию объектов, расположенных на территориях двух и более субъектов Российской Федерации), посольств, консульств и представительств Российской Федерации за рубежом, в исключительной экономической зоне Российской Федерации, на континентальном шельфе Российской Федерации, во внутренних морских водах, в территориальном море Российской Федерации, объектов обороны и безопасности, иных объектов, сведения о которых составляют государственную тайну, автомобильных дорог федерального значения, объектов капитального строительства инфраструктуры железнодорожного транспорта общего пользования и объектов капитального строительства инфраструктуры воздушного транспорта (в случае строительства данных объектов в рамках концессионного соглашения или иных соглашений, предусматривающих возникновение права собственности Российской Федерации на данные объекты), объектов культурного наследия (памятников истории и культуры) федерального значения (в случае, если при проведении работ по сохранению объекта культурного наследия федерального значения затрагиваются конструктивные и другие характеристики надежности и безопасности такого объекта), особо опасных, технически сложных и уникальных объектов, объектов, используемых для обезвреживания и (или) захоронения отходов I - V классов опасности, иных объектов, определенных Правительством Российской Федерации, а также результатов инженерных изысканий, выполняемых для подготовки проектной документации указанных в настоящем пункте объектов.
  • имеется совокупность следующих обстоятельств:

          - проведение государственной экспертизы или негосударственной экспертизы проектной документации и (или) результатов инженерных изысканий является обязательным;

          - застройщиком или техническим заказчиком (далее - заявитель) принято решение о проведении государственной.

 

Следует отметить, что применение аддитивных технологий отражается только в разделе проектной документации «Проект организации строительство», и в принципе не может стать поводом для получения отрицательного заключения. Однако, учитывая, консервативный подход экспертов, государственной экспертизы к инновационным технологиям производства строительно-монтажных работ можно ожидать существенные трудности в прохождении данных проектов через государственную экспертизу.

 

Вместе с тем, не подлежат государственной экспертизе проектная документация и (или) инженерные изыскания в отношении проектной документации следующих объектов капитального строительства:

  • объекты индивидуального жилищного строительства, садовые дома;

(п. 1 в ред. Федерального закона от 03.08.2018 N 340-ФЗ)

  • жилые дома с количеством этажей не более чем три, состоящие из нескольких блоков, количество которых не превышает десять и каждый из которых предназначен для проживания одной семьи, имеет общую стену (общие стены) без проемов с соседним блоком или соседними блоками, расположен на отдельном земельном участке и имеет выход на территорию общего пользования (жилые дома блокированной застройки), в случае, если строительство или реконструкция таких жилых домов осуществляется без привлечения средств бюджетов бюджетной системы Российской Федерации;
  • (в ред. Федерального закона от 29.12.2015 N 402-ФЗ)
  • отдельно стоящие объекты капитального строительства с количеством этажей не более чем два, общая площадь которых составляет не более чем 1500 квадратных метров и которые не предназначены для проживания граждан и осуществления производственной деятельности, за исключением объектов, которые в соответствии со статьей 48.1 настоящего Кодекса являются особо опасными, технически сложными или уникальными объектами;
  • (в ред. Федерального закона от 04.12.2007 N 324-ФЗ)
  • отдельно стоящие объекты капитального строительства с количеством этажей не более чем два, общая площадь которых составляет не более чем 1500 квадратных метров, которые предназначены для осуществления производственной деятельности и для которых не требуется установление санитарно-защитных зон или для которых в пределах границ земельных участков, на которых расположены такие объекты, установлены санитарно-защитные зоны или требуется установление таких зон, за исключением объектов, которые в соответствии со статьей 48.1 настоящего Кодекса являются особо опасными, технически сложными или уникальными объектами;

(в ред. Федерального закона от 04.12.2007 N 324-ФЗ)

  • буровые скважины, предусмотренные подготовленными, согласованными и утвержденными в соответствии с законодательством Российской Федерации о недрах техническим проектом разработки месторождений полезных ископаемых или иной проектной документацией на выполнение работ, связанных с пользованием участками недр.

(введен Федеральным законом от 31.12.2014 N 533-ФЗ)

 

Таким образом государственная экспертиза проектной документации, на сегодняшний день не является барьером на пути внедрения аддитивных технологий в строительство и в первую очередь по тому, что современный технологический уровень развития аддитивных технологий для строительного производства находится в состоянии становления и может быть эффективно использован только для объектов капитального строительства не подлежащих государственной экспертизе.

 

7. Вопросы оценки соответствия и подтверждения качества для аддитивного производства

 

В соответствии со Статьей 20. Формы подтверждения соответствия Федерального закона от 27.12.2002 N 184-ФЗ (ред. от 29.07.2017) «О техническом регулировании» подтверждение соответствия на территории Российской Федерации может носить добровольный или обязательный характер.

 

Добровольное подтверждение соответствия осуществляется в форме добровольной сертификации. Добровольное подтверждение соответствия осуществляется по инициативе заявителя на условиях договора между заявителем и органом по сертификации. Добровольное подтверждение соответствия может осуществляться для установления соответствия документам по стандартизации, системам добровольной сертификации, условиям договоров.

 

Объектами добровольного подтверждения соответствия являются продукция, процессы производства, эксплуатации, хранения, перевозки, реализации и утилизации, работы и услуги, а также иные объекты, в отношении которых документами по стандартизации, системами добровольной сертификации и договорами устанавливаются требования.

 

Обязательное подтверждение соответствия осуществляется в формах:

  • принятия декларации о соответствии (далее - декларирование соответствия);
  • обязательной сертификации.

 

Порядок применения форм обязательного подтверждения соответствия устанавливается настоящим Федеральным законом. Обязательное подтверждения соответствия может осуществляться в форме сертификации и декларирования. Объектом обязательного подтверждения соответствия может быть только продукция, выпускаемая в обращение на территории Российской Федерации.

 

 

Декларация о соответствии и сертификат соответствия имеют равную юридическую силу и действуют на всей территории Российской Федерации в отношении каждой единицы продукции, выпускаемой в обращение на территории Российской Федерации во время действия декларации о соответствии или сертификата соответствия, в течение срока годности или срока службы продукции, установленных в соответствии с законодательством Российской Федерации.

 

Актуальный перечень продукции, подлежащий обязательному подтверждению соответствия утвержден Постановлением Правительства РФ от 17 июня 2017 г. № 717 «О внесении изменений в постановление Правительства Российской Федерации от 1 декабря 2009 г. № 982». В соответствии с ним, следующая строительная продукция, которая может быть использована при реализации аддитивных технологиях в строительстве, подлежит обязательной сертификации:

 

1. 2523 Цемент (введен Постановлением Правительства РФ от 03.09.2015 N 930)

  • Портландцемент
  • Цемент глиноземистый
  • Цемент шлаковый
  • Цемент суперсульфатный и аналогичные гидравлические цементы, неокрашенные или окрашенные, готовые или в форме клинкеров

Перечень строительной продукции, которая может быть использована при реализации аддитивных технологиях в строительстве, подтверждение соответствия которой осуществляется в форме принятия декларации о соответствии Постановление Правительства Российской Федерации от 1 декабря 2009 г. N 982:

1. 2221 Материалы теплоизоляционные (введен Постановлением Правительства РФ от 17.06.2017 N 717)

  • Материалы теплоизоляционные из минеральной ваты <**>
  • Материалы теплоизоляционные из экструзионного пенополистирола <**>
  • Материалы теплоизоляционные из вспененного пенополистирола <**>
  • Материалы теплоизоляционные из пенополиизоцианурата <**>
  • Материалы теплоизоляционные из пеностекла <**>

2. 2321 Пигменты белые сухие

  • Белила цинковые для розничной торговли (упаковка до 1 кг)

3. 2322 Пигменты цветные

  • Ультрамарины для красок для розничной торговли (упаковка до 1 кг) <*>

4. 2331 Материалы художественные

  • Пигменты кадмиевые для розничной продажи (упаковка до 1 кг)

5. 2364 Смеси и растворы строительные (введен Постановлением Правительства РФ от 17.06.2017 N 717)

  • Смеси строительные
  • Растворы строительные
  • 2388 Материалы лакокрасочные
  • Эмали
  • Грунтовки антикоррозионные
  • Олифы

 

Большинство исследовательских групп изучают Аддитивное производство (далее АП) для строительной печати с использованием сухих строительных смесей растворов и бетонов, при этом для применения этих материалов 3D печати необходимо модифицировать их строительно-технологические свойства, такие как водоудерживающую способность, подвижность, прокачиваемость, тиксотропность, сроки схватывания и твердения, реологические характеристики, а также обеспечить контроль допусков геометрических отклонений от проектных размеров в процессе печати.

 

Размер заполнителя должен быть совместим с диаметром отверстия сопла, чтобы избежать его блокировки. Смеси должны обладать заданной жизнеспособностью, обеспечивать совместимость слоев при печати и однородность физико-механических свойств затвердевших смесей при послойной печати. Свойства смесей, как правило, должны регулироваться количеством воды затворения, подаваемой в автоматическом режиме в процессе затворения сухой строительной смеси или температурой при которой происходит расплавление полимерного вяжущего.

 

Так цементные вяжущие, сухие строительные смеси и растворы, являющиеся на сегодняшний день наиболее распространенными материалами для использования в строительной 3D печати, подлежат обязательной оценке соответствия в различной форме, то при внедрении аддитивных технологий в первую очередь необходимо разработать стандарты, обеспечивающие доказательную базу контроля качества и оценки соответствия материалов используемых для аддитивных технологий в строительстве.

 

В целях преодоления данного барьера необходимо разработать два национальных стандарта, регламентирующих технические требования к данным материалам при использовании их в аддитивных технологиях строительства и методы испытаний, обеспечивающих контроль качества.

 

8. Вопросы подготовки кадров для аддитивных технологий в строительстве

 

В соответствии с приказом Министерства труда и социальной защиты российской федерации от 2 ноября 2015 г. № 831 «об утверждении списка 50 наиболее востребованных на рынке труда, новых и перспективных профессий, требующих среднего профессионального образования», профессия Специалист по аддитивным технологиям включена в данный приказ под номером 26. Однако на сегодняшний день профессиональный стандарт для данной профессии в области строительства не разработан.

 

Так как профессиональный стандарт является характеристикой квалификации, необходимой работнику для осуществления определенного вида профессиональной деятельности, в том числе выполнения определенной трудовой функции, то существующие в настоящее время профессиональные стандарты по кодам 16.031 «Специалист в области обеспечения строительного производства строительными машинами и механизмами» (утв. Приказом Минтруда России от 04.12.2014 N 975н) и 16.034 «Специалист в области обеспечения строительного производства материалами и конструкциями» (утв. приказом Минтруда России от 04.12.2014 N 972н), могут в полной мере применены к специалистам, реализующим аддитивные технологии в строительстве.

 

Основная цель вида профессиональной деятельности по коду 16.031:

  • Обеспечение производственной деятельности строительной организации строительными машинами и механизмами
  • контроль соблюдения порядка эксплуатации, учета и правил хранения строительных машин и механизмов в строительной организации

 

Основная цель вида профессиональной деятельности по коду деятельности 16.034:

  • Эффективное обеспечение строительного производства строительными материалами, изделиями, оборудованием, инструментами, вспомогательными расходными материалами и защитными средствами, требуемыми для охраны труда (далее - строительные и вспомогательные материалы и оборудование)
  • обоснование потребности (по номенклатуре и объемам) в строительных и вспомогательных материалах и оборудовании, организация и проведение отбора поставщиков закупаемых ресурсов;
  • формирование контрактов на закупку строительных и вспомогательных материалов и оборудования, контроль хода их исполнения, включая обеспечение контроля качества поставляемых ресурсов;
  • обеспечение хранения, учета и сохранности строительных и вспомогательных материалов и оборудования.

 

Трудовые функции, входящие в профессиональные стандарты Специалиста в области обеспечения строительного производства строительными машинами и механизмами и Специалиста в области обеспечения строительного производства материалами и конструкциями, также обеспечивают выполнение работ, связанных с АП. По Общероссийскому классификатору специальностей по образованию ОК 009-2016" (принят и введен в действие Приказом Росстандарта от 08.12.2016 N 2007-ст) подготовка данных специалистов осуществляется по направлению 2.08.00.00 «Техника и технологии строительства, по уровню высшего образования» – Бакалавриат и Магистратура.

 

В рамках данного направления подготовки по уровню образование Магистратура в ряде университетов России, например НИУ МГСУ, ТГАСУ, СПБГАСУ и т.д. существуют профили подготовки по Аддитивному производству в строительстве, образовательные программы магистратуры, разработанные по данному профилю подготовки, могут иметь существенные различия, для различных университетов. Следует отметить, что подготовка специалистов по видам профессиональной деятельности по кодам 16.031 и 16.034 по уровню образования – Бакалавриат осуществляется в соответствии с Федеральным государственным образовательным стандартом единым для всех ВУЗов, осуществляющих подготовку по направлению 2.08.00.00 Техника и технологии строительства.

 

Таким образом, в рамках существующей системы многоуровневой подготовки кадров, при незначительной корректировке учебных планов и введения дополнительных дисциплин, выпуск специалистов имеющих компетенции в области АП в строительстве может быть организован в течение одного учебного года.

 

9. Стандарты / требования в отношении ПО, форматов, кодирования файлов с 3D моделями, безопасностью, IP / интеллектуальной собственностью

 

Аддитивное Производство определено как “процесс объединения материалов для послойного создания предметов по данным 3D модели”. АП, первоначально применялось для создания схематических моделей продуктов для эстетических и эргономических целей, определения поведения конструкции и физического моделирования испытаний путем имитации процесса эксплуатации конструкции /17,18/. Рост промышленного использования AП обусловлен их уникальными характеристиками /19-22/, а именно:

 

  • Отсутствие потребности в дополнительном оборудовании, что значительно уменьшает время и затраты на производство;
  • Возможность быстрого изменения дизайна;
  • Оптимизация продукта в зависимости от функционального назначения (контроль технических характеристик);
  • Экономия
  • Возможность массового изготовление по индивидуальному заказу;
  • Потенциал для более простой логистики поставок, более короткие сроки выполнения заказа.

 

На рис. ниже показаны этапы создания объекта строительства с использованием АП, компьютерная модель здания или сооружения сначала создается с использованием системы CAD различных вендоров, занимающихся разработкой и реализацией програмного обеспечения для архитектурно-строительного проектирования (Autodesk, Аскон, Нанософт, Dassault Systemes и т.д.). С учетом расчетов, полученнных в САЕ, будучи тесселированной и преобразованной в стандартный формат STL, который затем нарезается в нескольких сечениях, экспортируется послойно в систему AП.

 

Модель САПР должна быть трехмерной, созданной, используя либо конструктивную геометрию (Construction-solid-geometry, CSG), либометодграничногопредставления (Boundary-Representation, B-rep). Формат файла STL концептуально прост и легок для генерации, но представляет проблемы, связанные с его размером и числовой точностью. Также невозможно указать свойства материала, поэтому для изготовления многокомпонентных структур необходимо использовать несколько файлов STL, что является важным недостатком, поскольку АП имеет высокий потенциал для получения гетерогенных структур с различными материалами или плотностями (функционально-градуированные структуры).

 

Представление этих материалов требует как геометрического моделирования, так и физического моделирования материалов. В отличие от файла STL, который является стандартным форматом файла для AП, промышленный стандарт для нарезки данных отсутствовал, в настоящий момент предложены несколько общих методов, включая интерфейс общего уровня (CLI), Layer Exchange ASCII Format (LEAF) и SliCe format (SLC) /25-27/. Формат среза генерирует информацию NC (числовое управление) для управления AП.

 

 

Использование AП в качестве платформы для проектирования материалов позволяет использовать природные и переработанные материалы, способствующие более устойчивому подходу к строительству.

 

Применение стандартов к данным, полученным в результате процессов AП, является, возможно, самой сложной областью. Наш цифровой мир развивается экспоненциальными темпами, поскольку форматы данных и требования к обработке, похоже, меняются каждые несколько лет. Поскольку «индустриальный» подход к строительному производству становится все более популярным, может оказаться практически необходимым рассмотреть продолжительность цифрового присутствия AП и то, насколько быстро все, что мы производим в цифровом формате, вероятно, больше не будет передаваться в следующий формат файла.

 

Несмотря на то, что такие стандарты, как .STL - стандартный формат для отправки инструкций на 3D-принтер - существуют и широко применяются сегодня, сохраняются тенденции к постоянному совершенствованию форматов /23/. Основная проблема, стоящая перед применением стандартов данных, заключается в создании стандартов данных и информации, которые можно легко обновить, скопировать и осуществлять экспорт и импорт. При этом в /24/ отмечается, что быстрый и частый обмен данными может привести к проблемам, связанным со стандартизацией данных и цифровым форматированием.

 

Ряд существующих стандартов относится к вопросу форматирования данных и совместимости, таких как ISOSTEPAP 242 для управления трехмерным проектированием на основе моделей и ISOSTEPAP 203 для обмена данными моделей продуктов. Эти и другие стандарты могут служить для смягчения проблем, связанных с функциональной совместимостью, но только в том случае, если их принятие широко распространено в экосистеме AП.

 

Связанные с проектированием пробелы в стандартах могут служить критическими препятствиями в успешной сборке продукции AП. Такие пробелы в стандартах могут привести к тому, что проектировщики будут плохо понимать сквозные ограничения AП в конкретном контексте проекта. В результате проектировщики могут перешагивать и создавать сборки верхнего уровня, которые не могут быть собраны. Может потребоваться дорогостоящая модернизация, снижающая производительность и зависимость от всей системы AП.

 

Пробелы, связанные с форматированием данных и совместимостью, обычно подразумевают разбивку или, по крайней мере, неоптимальное использование DTAM в целом.

 

Функциональная совместимость, по сути, является идеальной плодотворной областью для применения стандартов, поскольку она обеспечивает бесперебойный обмен информацией, материалами и оборудованием между подразделениями, приложениями и организациями по всему потоку.

 

10. Возможные варианты внедрения аддитивного производства в строительстве (целеполагание, стратегии развития, стандартизация)

 

Важным моментом внедрения аддитивных технологий в строительство зданий и сооружений является формулирование важных задач, на решение которых направленно использование АТ в строительстве. К примеру, Европейская комиссия одобрила флагманскую инициативу под названием «Ресурсоэффективная Европа». Ресурсоэффективность, основанная на стратегии экономики замкнутого цикла, предполагает эффективное использование энергии, природных ресурсов и материалов. Крайне важно активно добиваться сокращения выбросов CO2 и поощрять экономию энергии.

 

Ресурсоэффективный строительный сектор с облегченными структурными компонентами поможет сократить образование отходов, выбросы и мировое потребление ресурсов. С другой стороны, тонкие/облегченные стены могут быть использованы для контроля перегруженности структуры здания, за счет уменьшения потребления цемента, за счет чего можно сократить выделение СО2 приблизительно на 5-8% в мировом масштабе.

 

Для минимизации веса бетонных конструкций, Keating и Oxman из MITMediatedMattergroup разработали стратегию печати бетона с различной плотностью, путем смешивания бетона с алюминиевым порошком и известью, которые реагируют на образование пузырьков водородного газа, ответственных за создание пенообразующей структуры. Аналогично, Cheeetal. использовали роботу вместе с контролируемым распределителем для впрыска алюминиевого волокна в смесь и контроля положения этих волокон в смеси, создавая персонализированные картины отверстий. Германн и Собек также использовали в своей работе градуированные методы распыления для непрерывного получения оптимизированных структурных компонентов.

 

Другим способом снижения веса является создание топологических оптимизированных строительных конструкций.

 

Институт продвинутой архитектуры Каталонии (IAAC) улучшил форму первого пешеходного моста, произведенного при помощи АП (технология D-Shape), путем топологической оптимизации, минимизации количества отходов и максимизации структурных характеристик за счет оптимизации распределения материалов.

 

AП развивается как технология преобразования для строительного сектора, позволяя архитекторам и инженерам проектировать более сложные конструкции разнообразной геометрии. Во-первых, некоторые группы адаптировали существующие системы (экструзионные или связующие процессы) для печати бетонных или полимерных конструкционных элементов. В большинстве случаев эти элементы были произведены за пределами площадки и собраны на месте. Постепенно, средние и крупномасштабные элементы также становятся объектами внимания для производителей модульных конструкций с применением AП.

 

Для улучшения процесса печати должны быть определены фундаментальные свойства строительных материалов для аддитивных технологий с целью последующего прогнозирования стабильности свойств печатных компонентов. С точки зрения создания таких материалов, ключевые проблемы включают:

 

  • время печати необходимо уменьшить для того, чтобы избежать преждевременное затвердевание напечатанных материалов и образования пробок внутри принтера;
  • для укладки композитного материала создать специальные головки для мульти-печати, которые могут быть включены для снижения времени печати конструкции;
  • процесс осаждения не должен превышать критический предел, чтобы гарантировать хорошую межслойную адгезию, в то время как нижние печатные слои должны быть в состоянии поддерживать верхние;
  • расход материала при укладке раствора необходимо точно контролировать (подача материала для печати должна контролироваться);
  • отделочные работы должны учитываться в производственном процессе, так как большинство современных технологий печати позволяют создавать элементы с грубым внешним видом. Использование формирующих и субтрактивных технологий способно минимизировать данный эффект;
  • обратная связь в реальном времени имеет фундаментальное значение для исправления геометрии и внешнего вида печати, повышая таким образом ее качество.

 

Новые материалы должны быть надежными, в частности за счет применения армирования (сталь, волокна, сетки волокна, и т.д.), улучшающего структурную целостность конструций. С другой стороны, использование интеллектуальных материалов, таких как материалы с памятью формы и самовосстанавливающиеся материалы, вместе со встроенными датчиками, позволит зданиям реагировать на многочисленные внешние воздействия, адаптироваться к изменениям окружающей среды.

 

Существуют ограничения на создание оптимизированных компонентов материала с точки зрения формы/топологии и состава материала. В традиционной конструкции несколько разнородных компонентов создают единый массив, в то время как функционально градуированные элементы могут быть функционально разделены. Структурные и функциональные свойства могут быть улучшены с использованием неоднородных, функционально градуированных материалов с непрерывным пространственным изменением свойств, требующим меньшего количества ресурсов и производящим меньше отходов.

 

Разработка новых строительных материалов для AП требует дальнейших исследований с точки зрения стандартов испытания и характеристики материалов, требований к структурному проектированию, а также включения строительных норм и стандартов и стандартизации строительной практики.

 

Следует отметить, что производительность в строительной отрасли не увеличилась, по сравнению с ростом затрат на рабочую силу и материалы. Это подчеркивает тот факт, что промышленность находится в поиске новых путей повышения общей эффективности строительного процесса. Общей проблемой для строительных проектов является большая вероятность задержек, которая может быть связана с индивидуальными характеристиками строительного проекта.

 

Кроме того, строительный проект является совершенно уникальным по сравнению с другими производственными процессами. В большинстве производственных процессов продукция проходит через фабрику, но в рамках строительного проекта наблюдается обратная картина – вокруг строительного объекта создается «фабрика». Затем генподрядчик использует другие компании для выполнения своих обязательств, что приводит к тому, что на одной площадке появляется много разных компаний, что способствует созданию сложной сети участников. Большая часть работ на месте выполняется субподрядчиками. Это создает высокие требования к способности генподрядчика координировать взаимодействие всех участников строительного процесса для успешного выполнения проекта и дальнейшего функционирования строительного объекта. Следовательно, важность перспективы цепочки поставок с акцентом на взаимоотношениях строительных компаний-поставщиков еще больше усиливается.

 

В современной литературе приводятся веские аргументы, указывающие на инерционность в строительной отрасли для внедрения новых технологий /1-6/. Одно из объяснений этому может быть связано с проектно-ориентированным характером отрасли, и отсутствием формализованной системы управления проектам. Ряд исследователей /7-13/ описывают строительный проект как совокупность сложных технологий, выполняемых в меняющихся внешних условиях, с множеством локальных погодных изменений и большим количеством взаимозависимостей и сложно формализуемой последовательностью действий. Многие инновации и технические разработки в области строительства выполняются непосредственно на строительной площадке, что не позволяет применить индустриальные подходы и создает ряд препятствий для обмена опытом и знаниями между участниками процесса строительства. В краткосрочной перспективе, такой процесс может привести к снижению эффективности применяемых инноваций, так как опыт применения идентичных инноваций на различных строительных площадках не формализуется в силу различных построечных условий и множества внешних факторов. Специфика производства работ при возведении зданий и сооружений, является одним из барьеров на пути внедрения инноваций и снижает динамику технологического развития строительной отрасли.

 

Стандарты в отношении АП для строительства прежде всего, необходимы для обеспечения того, чтобы единые требования устанавливались и соблюдались всеми участниками процесса строительства. Сырье, строительные машины, инструменты, операторы и инженеры оборудования, поставщики и сам производственный процесс строительства - все они нуждаются в единых стандартах и контроле качества в соответствии с этими стандартами, чтобы выполнять работы в соответствии с проектом. Стандарты предоставляют строительным организациям основу для разработки технико-экономического обоснования, показывают потребность в инженерно-технических рабочих и требования к их квалификации. Они снижают общий риск при строительстве, так как использование их на стадии проектирования позволяет уже на первых стадиях жизненного цикла здания или сооружения прогнозировать возможные коллизии и риски и предусматривать компенсирующие мероприятия.    

 

Принятие общих стандартов АП, без относительно к строительному производству может служить для снижения и контроля рисков, связанных с AП, такими способами, которые охватывают многие области, такие как вопросы безопасного производства работ с использованием робототехники, защита информации, интеллектуальная собственность, производственный процесс и контроль цепочки поставок. Например, стандарты AП по безопасности предоставляют возможность снизить риски, связанные с защитой окружающей среды и робототехническим оборудованием, которые угрожают работникам, при использовании систем AП. Без стандартов, связанных с кибербезопасностью, данные могут быть уязвимы для незаконного доступа. Хотя стандарты не будут в полной мере смягчать все риски, связанные с процессом AП, риски могут существенно возрасти при их отсутствии.

 

Стандарты AП наиболее важны для предприятий машиностроения и производителей оборудования для АП, так как могут предоставить компаниям возможность сосредоточить свои процессы и методы более оптимально и высокоэффективным образом. Например, использование стандартного формата выходного файла для инструкций, необходимых для печати детали, снизило бы необходимость разработки пользовательского формата файла и, обеспечило бы большую совместимость - и эффективность - между различными участниками в экосистеме AП. Это также может уменьшить объем сбоев в процессе производства, тем самым уменьшая количество производственных ошибок и повышая качество работ. Существует множество других примеров, показывающих, как стандарты могут направлять процессы и технологии, используемые для достижения желаемых результатов по отношению к AП, таким образом сокращая использование ресурсов и повышая эффективность.

 

Учитывая очень гибкое, настраиваемое и появляющееся состояние процесса AП, повторяемость процесса AП часто служит постоянной задачей /14/. Стандарты, возможно, больше, чем что-либо другое, должны определять параметры - как что-то должно быть достигнуто, как сырье должно транспортироваться или храниться и т. д. По сути, стандарты должны обеспечивать эффективность и оптимальность повторяющихся технологических процессов в AП.

 

Некоторые зарубежные литературные источники «качество» рассматривают как «использование стандарта, с которым сравниваются другие вещи подобного рода» /15/. Как таковые, стандарты предоставляют критерии, по которым качество процесса AП компании - и продуктов этого процесса - может сравнивать, например, стандарт для настроек принтера на 3D-принтере определенного типа будет основан на всем, что известно о принтере такого типа и среде, в которой он работает, посредством множества испытаний, проб и экспериментов. Основная цель такого стандарта - обеспечить, чтобы настройки принтера достигли желаемого качества. Аналогичным образом, благодаря многим испытаниям, испытаниям и экспериментам, может быть известно, что хранение определенного сырья AП при заданных условиях обеспечивает желаемое качество конечного продукта. В целом, стандарты помогают оптимизировать процесс AП и то, что он производит, для достижения стабильного качества.

 

С точки зрения технологии и общей логики производственного процесса строительная 3D-печать наиболее близка по своей сути к технологии монолитного строительства. См. схему ниже. Принципиальным отличием строительной 3D-печати от классической технологии монолитного строительства является высокая степень автоматизации и роботизации процесса укладки бетонной смеси /28/, и, как отмечалось ранее, более жесткие требования к реологическим и технологическим свойствам используемого в качестве «чернил» строительного материала, который должен обеспечивать сохраняемость формы напечатанных слоев без использования опалубки, а также требуемые физико-механические характеристики напечатанных конструкций в процессе их эксплуатации.

 

 

Специфика послойной печати выдвигает жесткие требования к свойствам используемого строительного материала, в связи с чем разработка составов строительных смесей для 3D-принтинга занимает особое место в развитии технологии аддитивного строительства. Вариативность минералогического и фазового состава вяжущего, гранулометрический состав минеральной части, дозировки модифицирующих добавок, продолжительность и скорость перемешивания смеси, климатические параметры внешней среды и т.д. – все это те факторы, которые традиционно влияют на сроки схватывания и кинетику набора прочности, скорость усадки, прочностные и прочие эксплуатационные характеристики готового материала.

 

И если при использовании традиционной технологии монолитного строительства имеется широкий набор возможностей для устранения выявленных отклонений и принятия оперативных мер для уменьшения негативного эффекта от их воздействия, то при АП таких возможностей остается кратно меньше. В связи с этим внедрение АП в строительстве для полноценной печати конструктивных элементов зданий и сооружений различного назначения, включая ответственные несущие конструкции, возводимые в настоящий момент с использованием технологии монолитного строительства, потребует обеспечить качественный переход от современных представлений технологичности производства товарного бетона к более высокому технологическому уровню, соответствующему отрасли производства модифицированных сухих строительных смесей, и потребует уделить существенно большую долю внимания обеспечению стабильности качества используемых материалов и высокому уровню формализации и воспроизводимости всех этапов технологического цикла /29/.

 

Очевидно, что подобные требования не удешевляют ни сами строительные материалы, ни 3D-принтеры, в связи с чем до сих пор нет единого мнения по поводу перспектив рентабельности строительной 3D-печати. Однако и в этом вопросе есть позитивные аспекты. Помимо естественной тенденции удешевления любой технологии с течением времени за счет непрерывного технологического развития, крайне перспективными видятся возможности развития подходов безотходной 3D-печати в строительстве с использованием экологически чистых, в том числе биопластичных материалов, которые могут быть переработаны и применены повторно в новом строительном цикле /30/. Это становится особенно актуальной задачей при переходе к концепции непрерывного процесса проектирования, возведения, эксплуатации и вывода объектов из эксплуатации (см. исследование J’son & Partners Consulting по 7DBIM). Кроме того, важно отметить потенциал применения аддитивного строительства при возведении инфраструктуры в труднодоступных местах. Это подтверждается, в том числе, тем фактом, что многие исследователи сходятся во мнение, что аддитивное строительство является безальтернативной технологией для строительства зданий и сооружений в случае колонизации других планет /31-33/.

 

В то же время, несмотря на кажущееся обилие сложностей, технологические аспекты развития аддитивного строительства, по сути, могут быть сведены к набору достаточно просто формализуемых научно-практических задач (Табл. ниже), в связи с чем возможность их решения в ближайшие годы не вызывает сомнений.

 

 

Подобный подход к пониманию и анализу проблемы АП в строительстве способен привести на принципиально новые пути развития технологий многомерной печати пространственных объектов, связанные, например, с иной физикой подачи (распределения) строительной смеси на основе силовых полей без использования печатающих головок, или следующим этапом развития технологий параллельной (синхронной) печати гетерогенных элементов включенных объектов.

 

11. Ответственность за напечатанные объекты

 

В соответствие со Статей 36. Федерального закона от 27.12.2002 N 184-ФЗ (ред. от 29.07.2017) «О техническом регулировании» ответственность за несоответствие продукции или связанных с требованиями к ней процессов проектирования (включая изыскания), производства, строительства, монтажа, наладки, эксплуатации, хранения, перевозки, реализации и утилизации требованиям технических регламентов несет изготовитель (исполнитель, продавец, лицо, выполняющее функции иностранного изготовителя).

 

12. Влияние санкций на поставку оборудования, материалов и ПО строительной 3D печати

 

Санкции США и стран ЕС оказывают влияние на поставку оборудования, материалов и технологий для нужд оборонных и добывающих отраслей РФ. Для строительной отрасли данные ограничения в поставках не имеют значимого влияния. Однако следует учитывать тот факт, что программное обеспечение для проектирования в основном представлено зарубежными вендорами, что при введении запретительных санкций может привести к нарушению нормального ритма работы строительной отрасли. Министерством связи и массовых коммуникаций РФ приказом от 1 апреля 2015 г. n 96 утвержден план импортозамещения программного обеспечения, в том числе в части Программного обеспечения для строительства (BIM, CAD, CAM) доля отечественного программного обеспечения к 2020 году должна составлять не менее 50%.

 

13. Планируемые НИОКР, тестирования, испытания в области 3DCP в РФ

 

Рост интереса в последние годы со стороны мирового научного сообщества к теме аддитивных технологий в строительстве (рис. ниже) фактически привел к тому, что большая часть технологических задач на сегодняшний день уже успешно решается по-отдельности различными научными коллективами в разных странах мира /34-38/.

 

 

Как отмечалось ранее, исследования в области АП ведутся, преимущественно, в исследовательских центрах, которые создаются в университетах при поддержке от промышленности или финансируются за счет грантов.

 

Библиографический список

  1. A.Shawish, M.Salama, Cloud computing: paradigms and technologies, in: F.Xhafa, N.Bessis (Eds.), Inter-Cooperative Collective Intelligence: Techniques and Applications, Springer, 2014, pp.39–67, https://doi.org/10.1007/978-3642-35016-0_2
  2. J.Matthews, P.E.D.Love, S.Heinemann, R.Chandler, C.Rumsey, O.Olatunj, Real time progress management: re-engineering processes for cloud-based BIM in construction, Autom.Constr.58(2015)38–47, https://doi.org/10.1016/j.autcon. 2015.07.004
  3. D.Chatziantoniou, K.Pramatari, Y.Sotiropoulos, Support in real-time supply chain decisions based on RFID data streams, J.Syst.Softw.84(2011)700–710, https://doi.org/10.1016/j.jss.2010.12.011.
  4. Cisco, Cisco IoT networking-deploy. Accelerate. Innovate, Cisco, https://www.cisco.com/c/dam/en/us/products/collateral/se/internet-of-things/brochure-c02734481.pdf, (2017).
  5. C.Stergiou, K.E.Psannis, B.-G.Kim, B.Gupta, Secure integration of IoT and Cloud Computing, Futur.Gener.Comput.Syst.78(2018)964–975, https://doi.org/10. 1016/j.future.2016.11.031
  6. Lopez Research, Buildings marter manufacturing with the internet of things (IoT), Lopez Research, San Francisco,USA, http://cdn.iotwf.com/resources/6/iot_in_ manufacturing_january.pdf (2014)
  7. L.Atzori, A.Iera, G.Morabito,The internet of things: asurvey, Comput.Netw.54 (2010) 2787–2805 https://doi.org/10.1016/j.comnet.2010.05.010.
  8. M.A.Khan, K.Salah, IoT security: review, block chain solutions, and open challenges, Futur.Gener.Comput.Syst.82(2018)395–411 https://doi.org/10.1016/j. future.2017.11.022.
  9. IBM,Cognitive buildings with IBM Watson IoT, IBM Corporation, NY, USA, https://www.ibm.com/internet-of-things/spotlight/iot-zones/iot-buildings, (2017), Accessed date: 21 August 2018.
  10. C.Wei, Y.Li, Design of Energy Consumption Monitoring and Energy-Saving Management System of Intelligent Building Based on the Internet of Things, IEEE, 2011, pp.3650–3652, https://doi.org/10.1109/ICECC.2011.6066758.
  11. A.H.Alavi, A.H.Gandomi, Big data in civil engineering, Autom.Constr.79(2017) 1–2, https://doi.org/10.1016/j.autcon.2016.12.008.
  12. M.Bilal, L.O.Oyedele, J.Qadir, K.Munir, S.O.Ajayi, O.O.Akinade, H.A.Owolabi, H.A.Alaka, M.Pasha, Big Data in the construction industry: A review of present status, opportunities, and future trends, Adv.Eng.Inform.30(2016)500–521, https://doi.org/10.1016/j.aei.2016.07.001.
  13. IBM Security, An integrated approach to insider threat protection, IBM Corporation, NY, USA, https://www.ibm.com/downloads/cas/GRQQYQBJ, (2016)
  14. For instance, the 3MF Consortium consisting largely of AM hardware and software vendors believe .STL lacks information from the design processes required to drive today’s modern AM printers and AM processes. Andrew Zaleski, “Why these big companies want a new 3D file format,” Fortune, February 5, 2016.
  15. Cotteleer, Trouton, and Dobner, 3D opportunity and the digital thread. https://www2.deloitte.com/insights/us/en/focus/3d-opportunity/additive-manufacturing-standards-for-3d-printed-products.html#endnote-sup-27
  16. Duck Bong Kim, Paul Witherell, Robert Lipman, and Shaw C. Feng, “Streamlining the additive manufacturing digital spectrum: A systems approach,” Additive Manufacturing 5, January 2015.
  17. C.Beyer, Strategic implications of current trends in additive manufacturing, J. Manuf.Sci.Eng.136(2014)064701 https://doi.org/10.1115/1.4028599.
  18. W.E.Frazier, Metal additive manufacturing: areview, J.Mater.Eng.Perform.23 (2014) 1917–1928 https://doi.org/10.1007/s11665-014-0958-z.
  19. B.P.Conner, G.P.Manogharan, A.N.Martof, L.M.Rodomsky, C.M.Rodomsky, D.C.Jordan, J.W.Limperos, Making sense of 3D printing: creating a map of additive manufacturing products and services, Additive Manufacturing 1–4(2014) 64–76, https://doi.org/10.1016/j.addma.2014.08.005.
  20. J.Holmström, J.Partanen, J.Tuomi, M.Walter, Rapid manufacturing in the spare part ssupply chain: alternative approaches to capacity deployment, Journal of Manufacturing Technology Management 21(2010)687–697, https://doi.org/10. 1108/17410381011063996.
  21. S.H.Khajavi, J.Partanen, J.Holmström, Additive manufacturing in the spare parts supply chain, Comput.Ind.65(2014)50–63 https://doi.org/10.1016/j.compind. 2013.07.008.
  22. S.Mellor, L.Hao, D.Zhang, Additive manufacturing: a framework for implementation, Int.J.Prod.Econ.149(2014)194–201 https://doi.org/10.1016/j.ijpe.2013.07.008.
  23. Gramazio Kohler Research, Flight assembled architecture, http://gramaziokohler.arch.ethz.ch/web/e/projekte/209.html, (2012), Accessed date: 20 July 2018.
  24. S. Castagnino, C. Rothballer, J. Abreu, T. Zupancic, 6 ways the construction industry can build for the future, https://www.weforum.org/agenda/2018/03/howconstruction-industry-can-build-its-future/, (2018) , Accessed date: 8 October 2018.
  25. F. Calignano, M. Lorusso, J. Pakkanen, F. Trevisan, E.P. Ambrosio, D. Manfredi, P. Fino, Investigation of accuracy and dimensional limits of part produced in aluminum alloy by selective laser melting, Int. J. Adv. Manuf. Technol. 88 (2017) 451–458 https://doi.org/10.1007/s00170-016-8788-9.
  26. Kumar, V., Dutta, D., 1997. An assessment of data formats for layered manufacturing. Adv. Eng. Softw. 28, 151–164. https://doi.org/10.1016/S0965-9978(96)00050-6.
  27. M.J. Pratt, A.D. Bhatt, D. Dutta, K.W. Lyons, L. Patil, R.D. Sriram, Progress towards an international standard for data transfer in rapid prototyping and layered manufacturing, Comput. Aided Des. 34 (2002) 1111–1121 https://doi.org/10. 1016/S0010-4485(01)00189-0.
  28. Design, data and process issues for mega-scale rapid manufacturing machines used for construction // R. A. Buswell, A. Thorpe, R. C. Soar, A. G. F. Gibb // Automation in Construction, Volume 17, Issue 8, 2008, Pages 923-929
  29. Developments in construction-scale additive manufacturing processes // S. Lim, R. A. Buswell, T. T. Le, S. A. Austin, A. G. F. Gibb, T. Thorpe // Automation in Construction, Volume 21, 2012, Pages 262-268
  30. Additive manufacturing technology and its implementation in construction as an eco-innovative solution // Seyed Hamidreza Ghaffar, Jorge Corker, Mizi Fan // Automation in Construction, Volume 93, 2018, Pages 1-11
  31. Building components for an outpost on the Lunar soil by means of a novel 3D printing technology // Giovanni Cesaretti, Enrico Dini, Xavier De Kestelier, Valentina Colla, Laurent Pambaguian // Acta Astronautica, Volume 93, 2014, Pages 430-450
  32. Utilizing in-situ resources and 3D printing structures for a manned Mars mission // Benjamin Kading, Jeremy Straub // Acta Astronautica, Volume 107, 2015, Pages 317-326
  33. http://apis-cor.com/en/about/blog/apiscor-3d-printing-on-mars
  34. Freeform Construction: Mega-scale Rapid Manufacturing for construction // R. A. Buswell, R. C. Soar, A. G. F. Gibb, A. Thorpe // Automation in Construction, Volume 16, Issue 2, 2007, Pages 224-231
  35. Classification of building systems for concrete 3D printing // R. Duballet, O. Baverel, J.Dirrenberger // Automation in Construction, Volume 83, 2017, Pages 247-258
  36. Cementitious materials for construction-scale 3D printing: Laboratory testing of fresh printing mixture // Ali Kazemian, Xiao Yuan, Evan Cochran, Behrokh Khoshnevis // Construction and Building Materials, Volume 145, 2017, Pages 639-647
  37. Testing pumpability of concrete using Sliding Pipe Rheometer // Viktor Mechtcherine, Venkatesh Naidu Nerella, Knut Kasten // Construction and Building Materials, Volume 53, 28 2014, Pages 312-323
  38. Additive manufacturing technology and its implementation in construction as an eco-innovative solution // Seyed Hamidreza Ghaffar, Jorge Corker, Mizi Fan // Automation in Construction, Volume 93, 2018, Pages 1-11

 

______________________________________

Информационный бюллетень подготовлен компанией J'son & Partners Consulting. Мы прилагаем все усилия, чтобы предоставлять фактические и прогнозные данные, полностью отражающие ситуацию и имеющиеся в распоряжении на момент выхода материала. J'son & Partners Consulting оставляет за собой право пересматривать данные после публикации отдельными игроками новой официальной информации.

 

Детальные результаты исследования представлены в полной версии Отчета:

 

«Текущая ситуация и перспективы применения 3D печати в строительстве (3DCP) в России и мире»

 

Содержание

Часть 1

  1. Введение    

1.1.    Термины и определения   

1.2.    Текущее состояние строительства, основные задачи отрасли, проблемы и способы их решения

1.2.1.  Тренды в строительстве: передовые промышленные методы управления и продолжающаяся цифровизация       

1.2.2.  Переход к индустриальному Строительству 4.0, автоматизированным процессам и автономному управлению

1.2.3.  Нерешенные проблемы в строительной отрасли      

1.2.4.  Долгосрочные задачи строительной отрасли для реализации максимального потенциала в повышении производительности

  1. Строительство с использованием аддитивных технологий (3D печати) в мире: тренды, тенденции, цели, проблемы, выгоды, перспективы внедрения 3D печати  

2.1.    Аддитивное производство в строительстве    

2.1.1.  Определение 3D печати в строительстве        

2.1.2.  Оценка рынка строительной 3D печати в мире        

2.1.3.  Предпосылки появления 3D печати в строительстве, преемственность окружения      

2.1.4.  Преимущества 3D печати в строительстве     

2.1.5.  Недостатки строительной 3D печати    

2.1.6.  Основные направления НИОКР 3D печати в строительстве  

  1. Строительство: Цепочка добавленной стоимости, Экосистема, маркетплейсы, информационные ресурсы, конференции           

3.1.    Теоретические и концептуальные методы позиционирования строительной 3D печати в системе цифровизации промышленности и тотальной автоматизации процессов 

3.2.    Экосистема аддитивного производства в строительстве     

3.3.    Примеры проектных Экосистем 3D печати      

3.4.    Применение строительной 3D печати   

  1. Этапы печати в строительстве (от проектирования до постобработки, отделочных работ, контроля качества, сертификация)        

4.1.    Проектирование, создание CAD модели и ее оптимизация  

4.2.    Преобразование данных CAD модели в файлы STL/ AMF, перенос данных в принтер   

4.3.    Настройка принтера        

4.4.    Производство       

4.5.    Постобработка      

4.6.    Тестирование.Контроль качества        

4.7.    Эксплуатация        

  1. Аддитивные технологии (3D печать) в строительстве (существующие технологии на рынке, области/сферы применения, типы печатаемых строительных конструкций и элементов, применяемые материалы)      

5.1.    Классификация строительных аддитивных технологий по месту производства (локации)       

5.2.    Классификация строительных аддитивных технологий по направлениями применения в строительных процессах  

5.3.    Основные виды конструкции строительных 3D принтеров   

5.4.    Материалы, используемые в аддитивных технологиях в строительстве    

5.4.1.  Бетон

5.4.2.  Полимеры, композиты, металлы и другие материалы

5.5.    Основные аддитивные технологии в строительстве   

5.5.1.  Аддитивные технологии для изготовления бетонных строительных конструкций (печать стен, колонн, инфраструктурных объектов)  

5.5.2.  Аддитивные технологии для изготовления не бетонных строительных конструкций (печать инфраструктурных объектов, в т ч. мостов)  

5.5.3.  Аддитивные технологии для изготовления форм, опалубки 

5.5.4.  Аддитивные технологии для формирования пространственных каркасов и армирующих конструкций

5.5.5.  Изготовление вспомогательных элементов и приспособлений       

5.5.6.  Ремонт и восстановление фасадов       

5.5.7.  Использование аддитивных технологий в производстве и укладке строительных блоков       

5.5.8.  Гибридные процессы в строительстве  

Часть 2

  1. Ключевые производители и поставщики услуг (как по изготовлению, так и по сервису оборудования). Обзор 3D принтеров строительного применения и их характеристик

6.1.    Разработчики оборудования для строительной 3D печати  

6.1.1.  WinSun        

6.1.2.  CyBe Construction   

6.1.3.  Constructions-3d     

6.1.4.  COBOD        

6.1.5.  MIT Digital Construction Platform (DCP MIT)     

6.1.6.  TotalKustom

6.1.7.  Компания 7  

6.1.8.  Компания 8  

6.1.9.  Компания 9

6.1.10.         Компания 10

6.1.11.         Компания 11

6.1.12.         Компания 12

6.1.13.         Компания 13

6.1.14.         Компания 14

6.1.15.         Компания 15

6.1.16.         Компания 16

6.1.17.         Компания 17

6.1.18.         Компания 18

6.1.19.         Компания 19

6.1.20.         Компания 20

6.1.21.         Компания 21

6.1.22.         Компания 22

6.1.23.         Компания 23

6.1.24.         Компания 24

6.1.25.         Компания 25

6.1.26.         Компания 26

6.2.    Другие (в т.ч. разработчики «классических» 3D принтеров)        

6.2.1.  Ramlab        

6.2.2.  LifeTec        

6.2.3.  MX3D 

6.2.4.  Aectual        

6.2.5.  Gramazio kohler 3d 

6.2.6.  Bigrep

6.2.7.  Компания 7  

6.2.8.  Компания 8  

6.2.9.  Компания 9  

6.2.10.         Компания 10

6.2.11.         Компания 11

6.2.12.         Компания 12

6.2.13.         Компания 13

6.2.14.         Компания 14

6.2.15.         Компания 15

6.2.16.         Компания 16

6.2.17.         Компания 17

6.2.18.         Компания 18

6.2.19.         Компания 19

6.3.    Разработчики материалов для строительной 3D печати      

6.3.1.  WinSun        

6.3.2.  CyBe  

6.3.3.  Imerys Ceramics     

6.3.4.  Renca Rus и «Геобетон»   

6.3.5.  Center for RaPID Automated Fabrication Technologies  

6.3.6.  Emerging Objects     

6.3.7.  Weber Saint Gobain Beamix

  1. Кейсы, сегменты печати в строительстве, достигнутые эффекты в мире         

7.1.    Офис-демонстратор технологии (Дания)        

7.2.    WinSun        

7.2.1.  Печать 10 домов за сутки

7.2.2.  Особняк площядью 1100 м2       

7.2.3.  5-ти этажный жилой коплекс      

7.2.4.  Временный офис фонда «Дубай будущего»    

7.3.    Пешеходный мост в Шанхае       

7.4.    Напечатаный металлический мост        

7.5.    Total Kustom (Андрей Руденко)  

7.5.1.  «Замок», напечатанный при помощи 3D принтера (США)   

7.5.2.  Номер в отеле Lewis Grand Hotel (Филиппины)

7.6.    Дом в Остине (Техас)      

7.7.    Дом YHNOVA в Нанте (Франция)

7.8.    Купольный дом      

7.9.    Автономные дома (Украина/США)        

7.10.   Gaia RiceHouse из земли и отходов рисовой промышленности      

7.11.   CyBe  

7.11.1.         De Vergaderfabriek («Фабрика встреч») в Тойге (Нидерланды)      

7.11.2.         R&Drone Laboratory (ОАЭ)

7.11.3.         3D Studio 2030 (СаудовскаяАравия)     

7.11.4.         3D Housing 05 Villa (Италия)       

7.11.5.         Vilogia House (Франция)   

7.11.6.         Пешеходныймост (Нидерланды)

7.12.   Branch Technology  

7.12.1.         СURVE APPEAL, Теннеси (США)   

7.12.2.         Купол для участия в конкурсе NASA     

7.13.   D-Shape       

7.13.1.         Цельный дом

7.13.2.         3D-печатный мост в парке к югу от Мадрида (Испания)      

7.14.   Коллектор водоснабжения        

7.15.   Beijing Huashang Luhai      

7.15.1.         Двухэтажный дом  

7.15.2.         «Видздорский замок»      

7.16.   «Мини-строители» 

7.17.   Автоматическая укладка кирпичей       

7.18.   Морская пехота США.      

7.18.1.         3D печать казарм  

7.18.2.         Пешеходный мост  

7.19.   Напечатанный дом на канале в Амстердаме (Ниддерланды)

7.20.   Скрученная башня из 3D-печатных кирпичей  

7.21.   Кабинка для напечатанных «необычностей» (США)   

7.22.   Элементы с кривизной в двух плоскостях       

7.23.   Печать фасадов из крошечных кирпичиков    

7.24.   Песок + PVA трубы

7.25.   Панель пола (Швейцария)

7.26.   Искусственный коралловый риф (Австралия)  

7.27.   Apis Cor. Конкурс NASA. Фундамент для марсианского жилища     

7.28.   Проект Milestone (Нидерланды)  

7.29.   Велосипедный мост

7.30.   Инсталляция Gyroi и офис в Роттербаме (Нидерланды)       

7.31.   Каноэ из бетона (Швейцария)    

7.32.   Инсталляция Nature Gardens       

  1. Барьеры и ограничения, риски в применении аддитивных в строительстве, способы их преодоления   

8.1.    Регуляторные барьеры    

8.2.    Технические барьеры      

8.3.    Комплектующие    

8.4.    Экономические               

8.5.    Другие        

  1. Текущая ситуация, динамика и тенденции Российского рынка     

9.1.    Общая ситуация на строительном рынке       

9.2.    Тенденции развития рынка 3DCP

9.3.    Текущая и перспективная сфера использования 3DCP        

9.4.    Анализ экономической привлекательности 3DCP в равнении с традиционными методами строительства

9.5.    Драйверы и сдерживающие факторы развития рынка 3DСP

9.6.    Предпосылки к гармонизации нормативной базы     

  1. Экосистема аддитивных технологий (3D печати) в строительстве в РФ, производители, поставщики, материалы, услуги        

10.1.   Разработчики оборудования      

10.1.1.         «АМТ-Спецавиа»   

10.1.2.         АРКОН/«Бетонатор»

10.1.3.         Apis Cor       

10.1.4.         3DeftHand    

10.2.   Перспективные разработки       

10.2.1.         ТГАСУ

10.2.2.         СамГТУ и НПО им. Лавочкина

10.2.3.         БГТУ им. Шухова   

10.2.4.         НИТУ МИСиС

10.2.5.         «Титан Индастри»

10.2.6.         «АРКОДИМ-Про»   

10.3.   Специализированные разработчики материалов под 3DCP  

10.3.1.         RENCA/«Геобетон»

10.3.2.         «ЭкоФорм 3Д»      

10.3.3.         ЦКП ВГТУ    

10.4.   Поставщики традиционных материалов, заинтересованные в 3DCP         

10.4.1.         «ЕЦЗ»/3DeftHand   

10.4.2.         ВЕФТ («Монолит») 

10.4.3.         «Евроцемент Групп»       

10.4.4.         «ТехноНИКОЛЬ»    

10.5.   Общие положения при работе с материалами для 3DCP     

10.6.   Центры НИОКР и образования  

     11. Государственное регулирование, сертификация аддитивных технологий (3D печати) в строительстве в мире и в России  

11.1.   Государственное регулирование в России      

11.1.1.         Цели стандартизации и регулирования в развитии аддитивных технологий в строительстве

11.1.2.         Обзор законодательства Российской Федерации по техническому регулированию, основные положения, понятия, принципы – все что касается аспектов получения разрешения на 3D печать в строительстве.  

11.1.3.         Общие прикладные вопросы технического регулирования - порядок установления и подтверждения требований (добровольных и обязательных) к продукции и услугам в Российской Федерации. 

11.1.4.         Аспекты (особенности по сравнению с правилами в РФ) технического регулирования на мировом рынке. Как планируется гармонизировать принимаемые стандарты с другими странами, с какими.       

11.1.5.         Вопросы стандартизации аддитивных технологий (утверждённые и разрабатываемые стандарты, сравнительный анализ, направленность). Кто является центром компетенции, есть ли (будет ли) официальная Ассоциация / Рабочая группа?      

11.1.6.         Обязательная госэкспертиза: в каких случаях она не требуется, в каких случаях 3D печать в строительстве может применяться (частными лицами и промышленными / строительными компаниями).        

11.1.7.         Вопросы оценки соответствия и подтверждения качества для аддитивного производства.        

11.1.8.         Кадровые вопросы: что планируется предпринимать с кадрами /  образованием / квалификацией в аддитивных технологиях в строительстве?         

11.1.9.         Стандарты / требования в отношении ПО, форматов, кодирования файлов с 3D моделями, безопасностью, IP / интеллектуальной собственностью

11.1.10.        Возможные варианты внедрения аддитивного производства в строительстве (дорожные карты, последовательность сертификации / стандартизации / тестирования, элементы оценки рисков, ответственность)   

11.1.11.        Кто несет ответственность в случае происшествия? Если в конструкцию вставили напечатанную деталь?     

11.1.12.        Влияют как-либо санкции США и Европы на поставку оборудования и материалов, использование ПО? Например, Аутодеск отказывается работать с российской нефтегазовой сферой

11.1.13.        Планируется ли проводить НИОКРЫ, тестирования, испытания на государственном уровне?      

11.2.   Государственные стратегии развития 3DCP в мире   

11.2.1.         ОАЭ   

11.2.2.         Сингапур    

    12. Кейсы применения аддитивных технологий (3D печати) в строительстве в РФ         

12.1.   Renca

12.2.   Apis Cor       

12.3.   АМТ-Спецавиа       

12.4.   3DeftHand    

12.5.   Titanid

    13. Выводы 

    14. Приложения         

14.1.   Использованные научные статьи по теме материалов для 3DCP    

14.2.   Информационные ресурсы по темам 3DCP/AM

14.3.   Международные мероприятия по темам 3DCP/AM    

14.4.   Общий список использованных научных статей        

 

Cписок рисунков, часть 1

Рис. 1 Цифровые решения покрывают весь жизненный цикл строительства   

Рис. 2 Венчурные инвестиции в гражданское и промышленное строительство США, 2013 – 2018 гг.    

Рис. 3 Примеры роботизированных решений в строительстве (стяжка арматуры, укладка кирпича, автономные тележки, сварочные комлпексы, экзоскелеты и пр.)      

Рис. 4 Сокращение строительных работ на площадке: традиционный метод и DfMA    

Рис. 5 Примеры производства компонентов, интегрированных компонентов и полностью интегрированных компонентов (PPVA) для методов DfMA        

Рис. 6 Гостиница Crowne Plaza Changi Airport, изготовленная из  PPVA методом DfMA  

Рис. 7 Потенциальные преимущества применения BIM для методов DfMA при off-site производстве и on-site сборке конструкций    

Рис. 8 3 кластера технологических решений на этапе Строительства  

Рис. 9 Жизненный цикл строительных работ до ввода в эксплуатацию

Рис. 10 Смена технологических укладов и реализация концепции Строительства 4.0  

Рис. 11 Уровень проникновения современных цифровых технологий среди глобальных строительных компаний и собственников крупнейших проектов

Рис. 12 Жизненный цикл строительных работ до ввода в эксплуатацию          

Рис. 13 Объем инвестиций в цифровые строительные технологии на разных этапах жизненного цикла, появление кросс-функциональных решений (overarching)          

Рис. 14 Экосистема цифровых строительных технологий и появление четырех новых классов  продуктов, ориентированных на всю цепочку добавленной стоимости      

Рис. 15. Составляющие кибер-физического продукта-сервиса 

Рис. 16 Рынок аддитивного строительства в мире, $млрд 2016-2027 гг.           

Рис. 17 Рынок аддитивного строительства в мире по сферам применения, $млн, 2021 г.         

Рис. 18 Рынок 3D печати бетоном в мире, по регионам, $млн, 2018 г.

Рис. 19 Вид строительной площадки: традиционное строительство (слева) и 3D печать (справа)        

Рис. 20 Процесс кладки стен: 3D печать (слева), традиционная ручная кладка (справа)        

Рис. 21 Роботизированные строительные 3D принтеры  (минитанки) Cazza     

Рис. 22 3D печать станет необходимым атрибутом современной архитектуры 

Рис. 23 Основные технологические преимущества строительной 3D печати    

Рис. 24 Строительные профессии с максимальной занятостью, подверженные сокращению с приходом автоматизации и цифровизации в отрасль         

Рис. 25 Перспективы полностью автономного строительства к 2025 году в мире         

Рис. 26 Экосистема Аддитивного Производства (3D печати) в строительстве. Проект 

Рис. 27 Партнерская экосистема проекта 3D печати стального моста  

Рис. 28 Услуга 3D печати для архитектуры      

Рис. 29 Макет строительного комплекса, изготовленный методом 3D печати   

Рис. 30 AECOM Hunt использует 3D печать для проверки сложных соединений в проектной документации субподрядчика           

Рис. 31 Примеры напечатанных предметов интерьера, США    

Рис. 32 Различные малые архитектурные формы, спроектированные под 3D печать бетоном  

Рис. 33 Кресла 

Рис. 34 Бетонные скамейки в Берлине

Рис. 35 3D печать и роботизированная укладка кирпичей и блоков    

Рис. 36 3D печать кирпичей для отделки фасадов       

Рис. 37 Схема устройства системы 3D печати и укладки кирпичей      

Рис. 38 3D печать блоков для отделки фасадов          

Рис. 39 Изготовление стекла и текстуры дерева методом 3D печати   

Рис. 40 Квадратные, шестиугольные и треугольные сотовые структуры из смолы       

Рис. 41 Изменение принципов конструирования и интеграции пола за счет 3D печати 

Рис. 42 Примеры 3D печати пола         

Рис. 43 Примеры напечатанных перегородок и оболочек, США

Рис. 44 Изготовление предметов интерьера методом 3D печати          

Рис. 45 Изготовление кожухов для сложных перекрытий крыши методом 3D печати   

Рис. 46 Изготовление пресс-формы для ремонта фасада методом 3D печати   

Рис. 47 Отреставрированный фасад здания на 5-й Авеню, Нью-Йорк (вверху) и Храм Sagrada Familia (внизу), Барселона в процессе строительства, с применением 3D печати  

Рис. 48 3D печать бетоном без опалубки и пресс-форм, с возможностью прямой печати фасада        

Рис. 49 Реставрационные работы на основе лазерного сканирования и 3D печати      

Рис. 50 Установка для изготовления холоднокатаной стали на основе 3D принтера, станка с ЧПУ и ПО          

Рис. 51 Оборудование и пакет Программного обеспечения      

Рис. 52 Примеры реализованных проектов 3D печати (cборка вверху, моделирование / рендеринг внизу)      

Рис. 53 Примеры изготовления фасадов методом 3D печати    

Рис. 54 Элементы фасада, изготовленные в 3D печати

Рис. 55 Соединительные элементы для модульных блоков, 3D печать 

Рис. 56 Примеры строительных конструкций 3D печатной восковой опалубки FreeFab (показана также роботизированная 3D печать и фрезерование опалубки)        

Рис. 57 Изогнутые панели для проекта Лондонского метро на 3D печатной опалубке 

Рис. 58 Технология изготовления бетонной плиты на основе 3D печатной восковой опалубки 

Рис. 59 Примеры изготовления опалубки методом 3D печати, 

Рис. 60. Напечатанный столб, поддерживающий крышу школы, Франция       

Рис. 61 Метод SCRIM с применением роботизированной 3D печати  бетона и сетки     

Рис. 62 Примеры 3D печати стен бетоном, различные производители  

Рис. 63 3D печать стен без пресс-форм,

Рис. 64 Изготовление несущих конструкций, колонн, стен с помощью 3D печати методом C-Fab         

Рис. 65 Конструкция стен, изготовленных с помощью 3D печати         

Рис. 66 Дома с элементами 3D печати

Рис. 67 Сетчатая технология Mesh Mould для оснастки и армирования стен, изготовленная роботом In situ Fabricator

Рис. 68 Технология формования бетона          

Рис. 69 Первый 3D печатный дом, получивший разрешение на строительство, США   

Рис. 70 Канальный дом – демонстрационный проект 3D печати дома в Амстердаме     

Рис. 71 Проекты 3D печати WINSUN   

Рис. 72. Прототип дома для массового производства (запланировано 1,5 млн. домов) CyBe в Саудовской Аравии. Дом с одной спальней 80 кв.м, 3D печать за одну неделю    

Рис. 73. Первый в мире напечатанный «Офис Будущего», Дубаи        

Рис. 74. Первый в мире напечатанный «Офис Будущего», Дубаи        

Рис. 75 Китай, самый длинный напечатанный мост      

Рис. 76 Первый в мире пластиковый мост в Китае       

Рис. 77 Принцип работы адаптированных строительных роботов         

Рис. 78 3D печать пешеходного стального моста в Амстердаме           

Рис. 79 Первый в мире напечатанный бетонный мост в Испании         

Рис. 80 Велосипедный 3D печатный бетонный армированный мост      

Рис. 81 Морская пехота США отрабатывает технологию 3D печати бетонного моста   

Рис. 82 Военные США исследуют требования к 3D печати казарм  и специальных экспедиционных конструкций из  доступных на месте материалов          

Рис. 83 3D печать камер для исправительных учреждений      

Рис. 84 Проекты строительных объектов с 3D печатью, Smart Palm и другие  

Рис. 85 Проект будки охраны и автобусной остановки 

Рис. 86. Робот для бестраншейных земляных 3D печатных работ         

Рис. 87. Технологическая схема устройства 3D печатного робота-бурильщика

Рис. 88 Проект роботизированной системы для бурения и 3D печати тоннелей без нарушения поверхности выше      

Рис. 89 Дорожный ремонтный дрон с 3D принтером     

Рис. 90. Общий вид туалетов, напечатанных на 3D принтерах, Сингапур для Индии    

Рис. 91 Междунароные конкурсы проектов по освоению Космических пространств     

Рис. 92 Концепция проекта Лунной базы по добыче полезных ископаемых (ООО «Аркон» совместно с ГК «Роскосмос» и «ГЕОХИ РАН») 

Рис. 93 Полезные ископаемые для добычи, переработки и последующего аддитивного производства компонентов, а также доставки на Землю       

Рис. 94 Алюминиевые профили под системы остекленения фасадов, крепежи под которые New Hudson Facades печатает на 3D принтерах       

Рис. 95 Крепеж в форме «стального паука» для стеклянных панелей. Один из первых прототипов, созданных на мобильном комплексе  Autodesk Robotic Toolbox         

Рис. 96 Множественный держатель модульной конструкции на внешнем фасаде здания, перепроектированный и напечатанный единой деталью. Создан на Autodesk Robotic Toolbox   

Рис. 97 Детальная структура затрат пилотного проекта 3D печати     

Рис. 98 Пример последовательности процессов в пилотном проекте 3D печати           

Рис. 99 Типовой процесс 3D печати бетона (3DCP) для строительной промышленности           

Рис. 100 Сокращение строительного цикла благодаря 3D печати на месте (on site)     

Рис. 101 Этапы аддитивного производства в строительстве     

Рис. 102 Цифровой поток в\ аддитивном производстве

Рис. 103 Структурная оптимизация Karamba3D           

Рис. 104 Основные параметры АП, требующие контроля         

Рис. 105 Типовая система процесса аддитивного производства           

Рис. 106 Процесс производства на основе 3DCP          

Рис. 107 Процесс 3D печати при  заводском изготовлении модульных блоков (off site)

Рис. 108 Процесс 3D печати при  заводском изготовлении модульных блоков (off site)

Рис. 109 Процесс изготовления формы для строительной конструкции

Рис. 110 Моделирование элементов встроенных систем           

Рис. 111 Общий вид технологий 3D печати на месте (on site)   

Рис. 112 Общий вид сборных напечатанных модульных конструкций (off site)  

Рис. 113 Виды конструкций строительных 3D принтеров         

Рис. 114 Портальные строительные 3D принтеры        

Рис. 115 Проект «Цифровая строительная платформа»           

Рис. 116 Подвесная платформа на примере дельта-принтера

Рис. 117 Minibuilders и подход «роя» в строительной 3D печати           

Рис. 118 Подход к «роевому» строительству   

Рис. 119 Концепция Применения подхода «Рой»: летающий строительный 3D принтер 

Рис. 120 Требования к свойствам материалов для 3D печати  

Рис. 121 Требования к свойствам материалов для 3D печати  

Рис. 122 Основные параметры, определяющие свойства бетона для 3D печати           

Рис. 123 Кривая развития прочности с применением добавок при 3D печати бетона   

Рис. 124 Виды фибр, используемых в 3D печати бетоном

Рис. 125 Примеры полимерной фибры (PVA, PP)          

Рис. 126 Общая схема процесса экструзии бетоном     

Рис. 127 Процесс печати Contour Crafting        

Рис. 128 Перспективы применения Contour Crafting в строительстве зданий    

Рис. 129 Процесс печати TotalKustom  

Рис. 130 Процесс печати, Yingchuang   

Рис. 131 Конструкции, изготовленные в Concrete Printing        

Рис. 132 Процесспечати, Concrete Printing      

Рис. 133 Схема процесса печати на основе CONPrint3D

Рис. 134 3D печать на основе технологий CONPrint3D  

Рис. 135 Многофункциональный элемент стены           

Рис. 136 Объект, возводимый методом Торкрет           

Рис. 137 Схема подачи бетонной смеси и присадки      

Рис. 138 Схема процесса D-Shape        

Рис. 139 Процесс D-Shape в строительстве      

Рис. 140 Схема процесса WAAM           

Рис. 141 Применение WAAM в производстве строительных конструкций         

Рис. 142 Принципы моделирования методом послойного наплавления, FDM    

Рис. 143 Применение технологии FDM в производстве строительных конструкций       

Рис. 144 Производство съемной опалубки       

Рис. 145 Производство бетонных элементов с применением съемной опалубки

Рис. 146 Постобработка опалубки и нанесение бетона на опалубку    

Рис. 147 Процесс изготовления восковой опалубки, Струйное нанесение материала   

Рис. 148 Процесс изготовления конструкции с применением опалубки

Рис. 149 Процесс формирования колонн          

Рис. 150 Изготовление несъемной опалубки    

Рис. 151 Процессы армирования в цифровом строительстве    

Рис. 152 Построение армирующих конструкци 

Рис. 153 Применение технологии C-Fab в проектах Branch Technology 

Рис. 154 Структура C-Fab        

Рис. 155   Производство полимерной армирующей конструкций          

Рис. 156   Производство металлических армирующих конструкций      

Рис. 157   Специальные приспособления, изготовленные в аддитивном производстве

Рис. 158   Металлический кронштейн, изготовленный в аддитивном производстве      

Рис. 159   Мобильный комплекс Autodesk для 3D печати         

Рис. 160 Полимерная опалубка

Рис. 161 Системы печати         

Рис. 162 Печать опытных образцов     

Рис. 163 Печать конструкционных элементов, проект  Woonstad Rotterdam     

Рис. 164 3D печать блоков для отделки фасадов        

Рис. 165 3D печать кубическими пикселями    

Рис. 166 Оборудование по укдадке

Рис. 167 Роботизированная укладка кирпичей 

Рис. 168 Роботизированная сборка деревянных модулей         

Рис. 169 Стадии гибридного процесса

Рис. 170 Состав проекта          

 

Список рисунков, часть 2

Рис. 1 Строительная площадка

Рис. 2 Самоходный робот для операций армирования и остнастки стен, разработанный In situ Fabricator

Рис. 3 Альтернативная технология строительства с помощью робота-каменщика

Рис. 4 Пример послойного нанесения   

Рис. 5 Невозможность печати из бетона конструкций, работающих на растяжение (пол, потолок, перекрытия)

Рис. 6 Концепция 3D принтера для многоэтажного строительства       

Рис. 7 Габаритный 3D принтер шанхайской компании

Рис. 8 Ввод в действие зданий жилого и нежилого назначения, тыс.   

Рис. 9 Ввод в действие зданий нежилого назначения, 2018 г, единиц  

Рис. 10 Ввод в действие промышленных зданий, тыс.  

Рис. 11 Задачи модернизации строительной отрасли   

Рис. 12 Российская экосистема 3DCP   

Рис. 13 Оценки Renca российского рынка строительной 3D печати      

Рис. 14 Сравнительная себестоимость 3D печати и стандартного строительства жилья          

Рис. 15 Технические характеристики «АМТ» S-500

Рис. 16 Строительный 3D принтер «Бетонатора» портального типа     

Рис. 17 Строительный 3D принтер «Бетонатора» с экструдером на роботе-манипуляторе       

Рис. 18 Концепция The Mars X House компаний SEArch+/Apis Cor        

Рис. 19 Самоходный строительный 3D-принтер 3DeftHand TH3 TRACK.TRAIL   

Рис. 20 Характеристики самоходного TH3 TRACK.TRAIL разработки 3DeftHand           

Рис. 21 Лабораторный строительный 3D принтер ТГАСУ         

Рис. 22 Концептуальный облик лунного 3D-принтера НПО им. Лавочкина и СамГТУ   

Рис. 23 Строительный принтер БГТУ   

Рис. 24 Принтер для печати керамикой ФабЛаб НИТУ МИСиС

Рис. 25 Строительный робот Titan V-01-Mini    

Рис. 26 Строительный робот Titan S-01-Mini     

Рис. 27 Перспективная разработка «Титан Индастри» для многоэтажного строительства        

Рис. 28 Промышленный робот АРКОДИМ-Про  

Рис. 29 Технические характеристики 3-х осевого робота АРКОДИМ-Про         

Рис. 30 Технические характеристики 4-х осевого робота АРКОДИМ-Про         

Рис. 31 Технические характеристики 5-и осевого робота АРКОДИМ-Про         

Рис. 32 Сравнение показателей воздушной усадки и прочности геоцемента    

Рис. 33 План реализации комплексного проекта Renca

Рис. 34 Характеристики специальных смесей для строительной 3D-печати ЕЦЗ           

Рис. 35 Брендированные цементные смеси «АМТ-Спецавиа» для 3D печати, поставляемые его партнерами

Рис. 36 Его Величество Шейх Мохаммед бин Рашид Фль Мактум анонсирует программу Dubai Future Foundation

Рис. 37 Офис Будущего» и внутренний интерьер, 3D печать, Дубай    

Рис. 38 Андрей Дудников и геополимерный бетон RENCA        

Рис. 39 Открытие производственной площадки 3D печати (3D FARM, Дубаи)  

Рис. 40 Лаборатория дронов, 3D печать, Дубаи: Общий вид и процесс строительства

Рис. 41 Что было создано в 2015-2016 гг. в Сингапуре для развития технологий 3D печати     

Рис. 42 Ключевые сектора для NAMIC 

Рис. 43 Анонс NAMIC Summit 2019       

Рис. 44 Изделия из геополимерного бетона     

Рис. 45 Общая структура

Рис. 46 Усиленные волокном цементные композиты и модель коробки здания

Рис. 47 Командная работа роботов, 3D печать, Сингапур

Рис. 48 Общий вид туалетов, напечатанных на 3D принтерах, Сингапур для Индии     

Рис. 49 Мобильный строительный принтер Renca        

Рис. 50 Комплексное решение Renca   

Рис. 51 Средняя стоимость жилищного строительства и постатейные затраты 

Рис. 52 Распределение типовой стоимости для нового проекта строительства бетона 

Рис. 53 Демонстрация автоматической прокладки коммуникаций и арматуры

Рис. 54 Демонстрация сейсмоустойчивых форм и пример портала с несколькими принтерными головками

Рис. 55 Демонстрация печати Contour Crafting, апрель 2019 г.

Рис. 56 Сравнение стоимости сырья на 1 кв.м по странам, 2014 ($): аддитивное и традиционное строительство

Рис. 57 Сравнение стоимости рабочей силы на 1 кв.м по странам, 2014 ($): аддитивное и традиционное строительство        

Читать все отчеты в рубрике Интернет вещей, IoT, M2M, цифровизация: Индустрия 4.0, промышленность, сельское хозяйство, энергетика, транспорт