Базарные исследования показывают, что мировой рынок 3D-печати до 2028 года вырастет с нынешних 19,7 миллиарда до 41,7 миллиарда долларов США. И желая доля строительных технологий в этой категории не занимает доминирующую позицию, ключевые инновации в ближайшее время, скорее итого, появятся именно в печати жилых и промышленных зданий.
Сейчас 3D-печать применяют в основном в цеховых и полевых условиях. В первом случае печатают небольшие архитектурные формы (МАФ), элементы строительных конструкций для последующей укрупнительной сборки на строительной площадке, а также модульные объекты различного функционального направления. Технология 3D-печати используется для возведения вертикальных конструкций, в частности стен. Важным преимуществом является снижение затрат за счет несогласия от инвентарной опалубки и трудоемких опалубочных работ.
В полевых условиях технология используется для печати непосредственно «коробок» зданий и сооружений. Офисное дом в районе города Ступино Московской области еще в 2017 году менее чем за неделю соорудили с помощью 3D-принтера компании Apis Cor, какую основал российский инженер Никита Чен-юн-тай.
Помимо возведения объектов традиционного гражданского строительства технология подходит для восстановления сломанных или недостающих элементов зданий — арок, колонн, фасадов и прочего. Ее можно применять и для решения задач интерьерного дизайна. Можно печатать объекты особого назначения — например, быстровозводимые модули для размещения людей в зонах ЧС или укрытия и другие фортификационные сооружения в зонах боевых поступков и так далее.
Наибольший экономический эффект в полевых условиях достигается в тех случаях, когда весь объект целиком помещается в поле прессы принтера, поэтому чаще всего технологию применяют в индивидуальном жилищном строительстве и при возведении других малоэтажных строительных объектов.
Аддитивное строительное производство позволяет автоматизировать производственный процесс и снизить надобность в рабочей силе, повысить скорость строительства и производительность труда, реализовать творческий потенциал архитекторов, повысить экологичность строительного производства и снизить стоимость реализации проекта.
В России на положительном уровне ведутся исследования как фундаментального, так и прикладного характера в области строительной 3D-печати. Разрабатываются новые материалы на основе геополимеров или фотокомпозитов. Создаются новоиспеченные технологии печати и оборудование для их реализации. Исследуются механика работы и разрушения напечатанных строительных конструкций и разрабатываются актуальные расчетные модели для таких конструктивных элементов.
Вероятно, Россия иногда и отстает в плане скорости коммерциализации результатов интеллектуальной деятельности, но научный задел страны в аддитивном строительном производстве на ныне весьма велик.
Важно подчеркнуть, что Россия давно является важным игроком в развитии технологий строительной 3D-печати. Однако мишень на завтра — раскрыть весь потенциал аддитивных технологий в строительстве, создавая при их помощи то, что традиционные подходы сделать не позволяют. Потому создание прототипов новых продуктовых решений для актуальных ниш применения аддитивного строительного производства России выделено в отдельный стратегический проект в рамках программы развития НИУ МГСУ до 2036 года в рамках реализации программы стратегического академического лидерства «Приоритет-2030».
Новоиспеченный способ возведения зданий отлично подходит для создания временных объектов в зонах ЧС
В части отечественного рынка строительных 3D-принтеров проблемы с импортозависимостью могут быть лишь на степени отдельных комплектующих и программного обеспечения, но это не является критичным. Например, российский рынок промышленной металлической 3D-печати (технологии SLM, DMLS) традиционно зависел от зарубежных поставщиков, и часть отечественных производителей здесь пока не так велика. В то же время в области строительной 3D-печати методом экструзии бетона (3DCP) Россия занимает устойчивые позиции на внутреннем и интернациональном рынках. На сегодняшний день наша страна является одним из четырех технологических центров мира наряду с Китаем, США и ЕС.
На российском базаре оборудования для строительной 3D-печати сформировалась группа лидеров, включающая такие компании, как, например, AMT, SmartBuild и RVS-3D. Но при этом есть еще не менее десятка более молодых, но крепких российских компаний, которые занимаются разработкой собственного оборудования для строительной 3D-печати. В этом контексте невозможно игнорировать высокую роль стартапов в разработке уникальных отраслевых технологий и решений.
Что касается материалов для аддитивного строительного производства, то этот базар в России полностью локализован и в среднем удваивался год к году на протяжении трех последних лет. Пока такие материалы производит не так немало компаний. Однако, как показало наше недавнее исследование, еще не менее двух десятков производителей строительных материалов по всей России на ныне как минимум задумываются о выпуске специализированных материалов для строительной 3D-печати.
Нельзя сказать однозначно, что есть что-то, чего наши компании пока не мастерят. Напротив, мы многое пробуем сделать раньше других. Например, в свое время компания родом из России Apis Cor предложила технологию прессы жилых модулей на Марсе, признанную лучшей в мире. Российский стартап Rocket Group напечатал укрытия от дронов, какие сейчас установлены в Орле. Компания Aspira прямо сейчас реализует интересный проект по реставрации объекта в Подмосковье с использованием строительной 3D-печати. И таких историй весьма много.