Роботизация малоэтажного строительства при помощи 3D аддитивных технологий

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

федеральное ГОСУДАРСТВЕННОЕ бюджетное ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «БЕЛГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ им. В.Г.ШУХОВА»

Институт магистратуры

Контрольная работа

по дисциплине «Роботизация в производстве строительных материалов, изделий и конструкций»

на тему «Роботизация малоэтажного строительства при помощи 3D аддитивных технологий»

Выполнил: студент группы МЗС-221

Охрименко Сергей Алексеевич

Проверил: к.т.н., доцент

Елистраткин Михаил Юрьевич

Белгород 2022



Содержание

Введение

1. Общие сведения о роботизации

2. Описание технологической схемы производства

3. Анализ возможности роботизации технологии производства

3.1 Виды 3D принтеров

3.2 5 инновационных примеров 3D печати

Заключение

Библиографический список



Введение

Строительство является одной из ведущих сфер экономической деятельности. С каждым днем увеличивается разнообразие выполняемых строительных проектов, возрастает сложность самого строительства. Строительные работы, как правило, отличаются повышенной сложностью и опасностью производства работ, а также монотонностью, что представляет особую трудность для рабочих. В то же время успешность любого строительного проекта определяется тремя показателями: стоимость, качество, сроки. Для повышения значений этих показателей необходимо совершенствование технологии и организации строительного производства на основе прогрессивных отечественных и зарубежных технологий. Одной из таких технологий является роботизация, которая позволяет ускорить процесс строительства, повысить качество и безопасность выполняемых работ, а также сократить долю ручного труда [1].

Актуальной проблемой в большинстве стран мира является производственный травматизм как следствие несчастных случаев и аварий. Охрана труда в строительстве - это взаимосвязь социально-экономических, законодательных, технических, гигиенических и организационных мероприятий [2, 3, 4]. Основной её целью является ограждение здоровья строителей от несчастных случаев и профессиональных заболеваний, а также обеспечение благоприятных условий труда для повышения производительности и качества выполняемых работ. Сложность строительного производства, разнообразие технологических операций и особые условия их выполнения обусловливают низкий уровень комплексной механизации и автоматизации строительных процессов, что особенно резко проявляется в связи с необходимостью увеличения объема, повышения качества строительства и снижения его себестоимости.

Важную роль в строительной индустрии призвана сыграть роботизация отдельных видов операций. Анализ основных видов строительных работ показывает, что на современной стадии развития робототехники могут быть автоматизированы многие из них. Высвобождая рабочих, занятых физическим трудом и прежде всего на опасных, утомительных и неквалифицированных работах, промышленные роботы позволяют более рационально использовать трудовые ресурсы и дают не менее важный для нашего общества социальный эффект. Росту производительности труда также способствует повышение качества производства работ и снижение брака при выпуске строительных материалов и изделий вследствие устранения индивидуальных и субъективных факторов. Масштаб строительной отрасли, ее зависимость от ручного труда создают явный экономический потенциал для автоматизации и роботизации строительных процессов.



1. Общие сведения о роботизации

Происхождение слова «робот» имеет славянские корни. Впервые ещё в 1920 г. его ввел известный чешский писатель К. Чапек в своей фантастической пьесе «R. U. R.» («Россумовские универсальные роботы»), где фигурировали, так называемые, механические рабочие, предназначенные для замены людей на тяжелых физических работах. Чешское слово "robota" означает тяжелый подневольный труд.

У американского писателя А. Азимова в цикле рассказов "Я робот" был тот же подход во взгляде о том, что собой должно представлять устройство, называемое "роботом". Ошибочность их видения заключалась в том, что и Чапек, и Азимов представляли робота как копию человека, которому присуще выполнение лишних функций не нужных для осуществления конкретных задач.

Термин "промышленный робот" появился в 70-е годы. По определению японских специалистов [5], имеющих наивысшие достижения в области робототехники, современный робот - это гипотетическое устройство, которое по своим функциональным возможностям приближается к возможностям человека. Основными задачами робототехники являются разработка теоретических методов и технологических приемов для реализации функций человека в виде конкретных технических устройств, обеспечивающих эффективное выполнение определенного технологического процесса.

РОБОТ - это универсальная автоматическая система для воспроизведения физических и интеллектуальных функций человека, способная адаптироваться к реальным условиям путем активного информационного и двигательного взаимодействия с окружающей средой. В соответствии с данным определением робот в общем случае должен состоять из следующих взаимосвязях систем.

Система связи - совокупность вводно-выводных устройств, обеспечивающих обмен информацией между роботом и человеком (от человека - кнопки, клавиатура, переключатели; от робота - система оптических и звуковых сигнализаторов).

Информационная (сенсорная) система - совокупность искусственных органов чувств для восприятия и преобразования информации о состоянии окружающей среды и двигательной системы.

Рисунок 1 Обобщенная функциональная схема промышленного робота

Управляющая (интеллектуальная) система - программируемое логическое устройство, предназначенное для формирования команд управления манипуляторами двигательной системы на основе анализа сигналов, поступающих от оператора и от информационной системы.

Двигательная система - комплекс исполнительных устройств (сервоприводов и манипуляторов) непосредственно воздействующих на окружающую среду.

Роботы обладают следующими потенциальными преимуществами перед людьми:

- теоретическая бессмертность -- если какая-то деталь робота изнашивается, её легко заменить новой;

- потенциальная приспособленность к любым условиям обитания, где материалы, из которых сделан робот, будут находиться в стабильном состоянии;

- легкость получения новых особей -- можно собирать промышленным способом;

- легкость обучения -- достаточно скопировать программу другого робота в нового;

- робота можно отключить, если он не нужен, и хранить в таком виде. Однако пока у роботов по сравнению с людьми проявляются следующие недостатки:

- изготовление более-менее универсального и надёжного робота обходится слишком дорого;

- настоящий искусственный интеллект не создан.

Очевидно, вследствие технического прогресса цена робота, выполняющего один и тот же набор функций, должна снижаться. Поэтому следует ожидать исчезновения первого указанного недостатка со временем. Второй же недостаток -- отсутствие искусственного интеллекта -- вполне может оказаться непреодолимым хотя бы потому, что мы не знаем, как работает интеллект естественный, и не факт, что когда-либо узнаем.

Классификация промышленных роботов. Современная общепринятая трактовка термина «промышленный робот» была принята XI Международным симпозиумом по промышленным роботам (Токио, 1981). Промышленный робот -- многократно программируемое многофункциональное устройство, предназначенное для манипулирования и транспортирования деталей, инструментов, специализированной технологической оснастки посредством программируемых движений, для выполнения разнообразных задач.

С точки зрения истории развития робототехники различают три поколения промышленных роботов:

· роботы первого поколения (программируемые роботы) характеризуются тем, что они выполняют совокупность жестко запрограммированных операций;

· роботы второго поколения (адаптивные роботы) используют сенсорную информацию об окружающей среде, чтобы корректировать свое поведение при выполнении производственной операции;

· роботы третьего поколения -- интеллектуальные роботы, наделенные «здравым смыслом», «чувствами», способные распознавать разнообразные объекты внешнего мира, обладающие способностью действовать самостоятельно.

По уровню сложности Японская ассоциация промышленных роботов подразделяет их на шесть классов:

· первый класс -- ручные или дистанционно управляемые манипуляторы, т.е. устройства, непосредственно управляемые оператором-человеком;

· второй класс -- роботы с жесткой последовательностью перемещений (типа «взять-положить»). Их нельзя перепрограммировать на выполнение новой задачи, а надо переналаживать, как простые автоматизированные механизмы;

· третий класс -- программируемые манипуляторы, которые в отличие от ручных ряд функций выполняют в автоматическом режиме;

· четвертый класс -- роботы, программируемые обучением, т.е. обучаемые вручную, когда руку робота проводят по всему циклу заданной работы;

· пятый класс -- роботы с программным управлением, последовательность и условия работы которых задаются программой. С изменением программы возможно изменение последовательности действий робота;

· шестой класс -- роботы, способные воспринимать окружающую среду, реагировать на нее и исходя из полученной информации осуществлять определенные действия.

По роду деятельности промышленные роботы подразделяются на три группы:

· основные (технологические), непосредственно выполняющие технологические операции (сборку, сварку, окраску и т.д.);

· вспомогательные (подъемно-транспортные), занятые осуществлением операций складирования, перемещения, подачи заготовок и т.д.;

· комбинированные, выполняющие действия роботов первых двух групп.

Основные и вспомогательные роботы по степени универсальности делятся на универсальные, специализированные и специальные.

Универсальные роботы предназначены для выполнения различных технологических операций и могут работать в различных технологических процессах с разнообразными видами оборудования.

Специализированные промышленные роботы выполняют однородные технологические операции и приемы в определенном параметрическом диапазоне (например, обслуживание штамповочного пресса или токарного станка).

Специальные роботы предназначены для выполнения только конкретной технологической операции или приема (например, сборочный робот для сочленения двух деталей или установки камня в часовой механизм).

На основе промышленных роботов создаются роботизированные технологические комплексы (РТК).

Различают следующие разновидности РТК:

* манипуляционные, у которых основной исполнительный орган оканчивается захватом или каким-либо инструментом;

· мобильные (колесные, шагающие, гусеничные), используемые, как правило, в экстремальных условиях работы (в космосе, под водой, в полевых условиях и т.д.);

· информационно управляющие, которые могут не иметь механически движущихся исполнительных устройств. Они следят за ходом протекания технологических процессов, обрабатывают информацию, поступающую из каких-либо внешних источников, и в случае необходимости вносят коррективы в протекание контролируемого технологического процесса.

Объединение группы РТК в одну технологическую цепочку изготовления какой-либо продукции позволяет создавать роботизированные автоматические линии (РАЛ). На одной такой линии могут производиться в автоматическом режиме обработка резанием, термообработка, сварка и т.д.

Достоинствами РЛЛ являются высокие производительность и качество выпускаемой продукции, совмещение рабочих и вспомогательных процессов во времени, высокие мобильность и переналаживаемость. К их недостаткам следует отнести в первую очередь большие капитальные затраты, которые, однако, окупаются в условиях гибкого производства и в случае полной загрузки оборудования [6].



2. Описание технологической схемы производства

строительство роботизация технология производство

В качестве объекта роботизации будет принята технология малоэтажного строительства.

Рынок материалов и технологий для индивидуального малоэтажного жилищного строительства сегодня многообразен. Каждый производитель увешивает «наградами» свою технологию строительных конструкций, но на вопросы о сравнении с другими по ряду параметров, включая стоимость и окупаемость, покупатель зачастую получает уклончивый ответ, со ссылкой на множество факторов, влияющих на эффективность применения той или иной технологии. На базе Санкт-Петербургского государственного политехнического университета был произведен комплексный анализ пяти ключевых технологий строительных конструкций.

В России кирпичное и каменное домостроение занимает около 60%, экономичное деревянное хоть и на втором месте, но всего 23%. Из отечественных индустриальных технологий в малоэтажном строительстве используются каркасные конструкции как деревянные, так и металлические, многослойные ограждающие конструкции типа «сэндвич», несъемная опалубка, керамический кирпич, пенобетонные или газобетонные блоки, профилированный брус, природный и искусственный камень.

КИРПИЧ

Несмотря на то, что в последнее время появилось множество современных строительных материалов и технологий, при возведении загородных домов часто используют кирпич. Хорошо развитая производственная база, высокие эксплуатационные характеристики (долговечность, прочность), возможность создания сложных архитектурных форм и декоративных деталей при кладке стен, а также соображения престижа обеспечили этому материалу огромную популярность.

Кирпич - самый дорогой и престижный строительный материал. Дома из кирпича стоят сотни лет, и просторный кирпичный дом без сомнения станет вашим фамильным поместьем, в котором будете жить вы и ваши праправнуки.

Способность сохранять тепло в доме - главное преимущество кирпича, и, конечно, нельзя забывать о таком важном качестве кирпича, как его долговечность. Он является одним из самых крепких и надежных строительных материалов, если, однако, при его изготовлении соблюдались все установленные нормы.

Кроме тепла, сбережения и долговечности, строительство домов из кирпича имеет и другие положительные стороны. Кирпич соответствует нормам пожаробезопасности, так как он не горит. В кирпиче не возникают процессы гниения, он не может быть испорчен какими-либо вредителями, атмосферные осадки и солнечные лучи на него не влияют. Кирпич пропускает в дом необходимое количество воздуха, а летом защищает воздух в доме от перегревания. Но кирпич не лишен и недостатков, например, низкая теплотехнические показатели, значительный вес.

ПЕНОБЛОК

Одним из самых массовых стеновых материалов, используемых в настоящее время для наружных ограждений, является пеноблок. Кладка из пеноблоков с тонким швом из бетона марок по плотности D500 и ниже обладает теплопроводностью до 0,15 Вт/ (м·? С), что позволяет получить достаточное сопротивление теплопередаче при разумной толщине конструкции. Однослойная кладка толщиной до полуметра позволяет соблюдать требования тепловой защиты наружных ограждений жилых зданий практически во всех регионах России.

Здания, возведенные из газобетонных блоков, обладают уникальным набором потребительских свойств: комфортные условия проживания; отличные теплоаккумулирующие свойства, исключающие резкие температурные колебания зимой и летом; звукоизоляция; морозостойкость; экологичность; экономичность. Также пенобетон является высокотехнологичным материалом: он обеспечивает высокую скорость строительства благодаря практически идеальной геометрии и большим размерам. Блоки, перегородки, а также армированные изделия позволяют быстро возводить не только однородные стены, но и целые дома. Материал долговечен - не горит, не ржавеет, не гниет, не боится плесени, не взаимодействует с водой (не растворяется, не вымывается), не подвержен воздействию грызунов и насекомых.

ТЕХНОЛОГИЯ ЛСТК

За рубежом технология возведения легких стальных тонкостенных конструкций (ЛСТК) из оцинкованной стали успешно применяется в строительстве более 30 лет. В нашей стране практика ее применения насчитывает чуть больше десятилетия. Однако за столь короткое время на российском рынке сложился устойчивый спрос на ЛСТК.

С каждым годом ЛСТК находят все более широкое применение в отечественной строительной практике - как в качестве самостоятельных несущих конструкций в малоэтажных зданиях, так и в виде элементов кровельных систем и стенового фахверка. Легкие балки, обрешетка и термопрофили составляют основу эффективной технологии возведения облегченных энергосберегающих построек.

Основой для термопанелей служат легкие стальные профили - термопрофили. Они изготавливаются из высокопрочной конструкционной стали толщиной от 0,8 до 2 мм. Почему строители используют сталь? Дело в том, что сталь характеризуется очень высоким значением отношения прочности материала к плотности. Например, для дерева этот параметр почти вдвое, а для железобетона -- в 20 раз меньше, чем для стали. Это дает возможность создавать легкие конструкции большой несущей способности. Недостаток стали - низкая коррозионная стойкость и высокая теплопроводность. Коррозионная стойкость в термопрофиле обеспечивается применением горячеоцинкованной стали с толщиной покрытия от 18 до 40 мкм включительно.

Достоинства применения термопанелей: пожароустойчивость, хорошая звуко- и теплоизоляция, экономичность, долговечность, огнестойкость и пожаробезопасность, легкость конструкции, экономия пространства.

Металлические конструкции, в отличие от деревянных, стабильны по размерам, не подвержены усадке, поэтому сразу можно заказывать окна и двери, выполнять отделочные работы в доме. Увеличивается и скорость возведения здания. Прочность стальных конструкций позволяет строителям делать более широкие проемы между несущими элементами, использовать любые кровельные и облицовочные материалы. Благодаря оцинковке срок службы стальных тонкостенных конструкций составляет не менее 100 лет.

КЛЕЕНЫЙ БРУС

Клееный брус по теплоизоляции значительно превосходит кирпич и бетон, и его теплопроводность ниже, чем у цельной древесины. Это следствие того, что в клееном брусе не образуются глубокие трещины и вся толщина клееного бруса «работает».

Клееный профилированный брус обладает меньшей теплопроводностью по сравнению с обычным, так как прослойки клея являются хорошими теплоизоляторами, а шиповое соединение бруса между собой создает несколько контуров уплотнения и делает невозможным проникновение холодного воздуха внутрь деревянных домов.

Кроме того, обычный брус при засыхании дает трещины (лопается) и эти трещины существенно снижают рабочую толщину бруса. Как известно, обычный брус при высыхании дает усадку около 10%. Однако и на третий год усадка дома из клееного бруса может составить 0,5-1%. Считается, что основная усадка продолжается 1-2 сезона.

Такая большая усадка резко усложняет качественное строительство и теплоизоляцию помещения. Получается, что, пока брус не высох, в него нельзя устанавливать окна и двери, иначе их перекосит.

Конструкции из клееной древесины на 50-70% прочнее цельных. Клееный брус дает усадку в основном при возведении стены.

ДЕРЕВЯННЫЙ КАРКАС

Одними из наиболее ярких конкурентов деревянного каркаса на рынке строительства малоэтажных домов являются легкие стальные тонкостенные конструкции (ЛСТК). Металлокаркас позиционируется как прямая альтернатива или замена деревянному каркасу. По каркасной технологии строились и продолжают возводиться не только частные дома, но и трёх- четырёхэтажные большие многофункциональные здания.

Стены каркасного дома своим строением напоминают сэндвич. Утеплителем при строительстве каркасного дома служит минеральная вата, «Эковата», пенополистирол или пенополиуретан. С внешней стороны утеплитель зашивают цементно-стружечными плитами (ЦСП), OSB или фанерой, которые облицовываются фасадной штукатуркой или обшиваются сайдингом. Современные технологии производства и строительства каркасных домов позволяют не уступать домам из кирпича или бетона в надежности, прочности и долговечности.

Экономические параметры.

Решающим фактором при выборе технологии при первом поверхностном взгляде, несомненно, является стоимость строительства под чистовую отделку. Дороже всего застройщику обойдется возведение стены из клееного бруса (24,2 тыс. руб./м2); примерно на 2 и 5 тыс. рублей дешевле стен из кирпича и пеноблока. Самыми бюджетными вариантами оказалось строительство деревянной каркасной стены (15,2 тыс. руб./м2) и по технологии ЛСТК (16,5 тыс. руб./м2).

Следующий параметр также следует отнести к экономическим, т. к. он отвечает за количество квадратных метров при заданных внешних габаритах дома 8?10 м. При средней стоимости 1 м2 на территории С.-Петербург в 70-80 тыс. руб. борьба за дополнительную площадь имеет смысл. По данному параметру победителями стала технология каркасного строительства (толщина стены - 23,4 см, площадь - 71,8 м2), последнее место заняло строительство из кирпича (толщина стены - 49,5 см, площадь - 63,16 м2). В абсолютных показателях разница составила около 8,5 м2, или 640 тыс. руб.; в относительных - порядка 12% [7].



3. Анализ возможности роботизации технологии производства

3D-печать для строительства применяет как 3D-принтер, у которого есть роботизированный «кран-рука», который строит конструкции прямо на строительной площадке, так и создание определенных элементов принтерами на заводе, которые уже собираются в конструкцию на объекте.

Концепция 3D-печати не нова: впервые она появилась в 80-х. Но только за последние десятилетие эту технологию достаточно усовершенствовали (и снизили стоимость существенно) и она стала настоящим мейнстримом.

3D-принтеры не сильно отличаются от обычных струйных офисных принтеров. Программное обеспечение сообщает принтеру о размерах конечного продукта. И потом принтер начинает выводить материал на платформу согласно плану. В 3D-принтерах часто используют жидкие металлы, пластик, цемент и вариации разных материалов, которые, когда остывают и высыхают, формируя конструкцию.

В 3D-принтере для строительства программы CAD или BIM сообщают устройству, что надо печатать, и машина начинает наслаивать материал слоями, согласно плану конструкции.

Концепция 3D-печати -- принтер выдавливает послойно определенную жидкую смесь, уровень за уровнем, создавая конструкцию, основываясь на трехмерной модели. Подготовленный микс из бетона, наполнителя, пластификатора и других компонентов загружается в бункер устройства и подается на печатающую головку. Смесь наносится на поверхность площадки или на предыдущие отпечатанные слои. Таков принцип работы большинства 3D-принтеров.



3.1 Виды 3D принтеров

· Портальные 3D-принтеры. Состоят из рамы, трех порталов и печатающей головки. Такие принтеры могут напечатать здание как целиком, так и по частям.

Рисунок 2 Портальные 3D-принтеры

· Delta-принтеры. Они не ограниченны трехмерной моделью, а могут создавать более сложные формы. Печатающая головка подвешена на рычагах, прикрепленных к вертикальным направляющим.

Рисунок 3 Delta-принтеры

· И, наконец, роботизированный принтер. Он представляет собой робота или систему роботов, наподобие промышленного манипулятора, оснащенного экструдерами и управляемого компьютером.

Рисунок 4 Роботизированный принтер

3.2 5 инновационных примеров 3D-печати

На сегодняшний день в строительной сфере реализовано всего несколько проектов в 3D-печати. Вот пять наиболее впечатляющих и многообещающих проектов:

Рисунок 5 Офисное здание муниципалитета Дубая, ОАЭ

1. Офисное здание муниципалитета Дубая, ОАЭ

В декабре 2019 фирма Apis Cor, занимающаяся роботами для 3D печати объявила о завершении самого крупного в мире частного здания, напечатанного при помощи 3D-печати. Офисный блок, построенный в ОАЭ, представляет собой 9,5 метровой сооружение в высоту и площадью в 640 m2.

2. Офис будущего, ОАЭ

Рисунок 6 Офис будущего, ОАЭ

Еще одно впечатляющее здание в ОАЭ, созданное 3D-печатью -- Офис будущего -- уникальная, довольно большая, конструкция, в котором в настоящее время размещается временная штаб-квартира организации Дубайский фонд будущего.

Для этого здания элементы создавались не на стройплощадке, и их напечатали за 17 дней, а само здание было собрано за 48 часов.

3.Дома, созданные 3D-принтером компании ВинСун, Китай



Дома, созданные 3D-принтером компании ВинСун, Китай

Китайская компания 3D-печати WinSun также применила заводские 3D- принтеры для строительства жилых домов. Компания создала несколько проектов домов, в том числе и небольшое многоэтажное здание. Все детали конструкции можно быстро и дешево напечатать и потом быстро их собрать уже на стройплощадке.

Компания подсчитала, что постройка-печать их пятиэтажного здания может стоить всего $161,000.

4. 3D-напечатанный номер в Льюис Гранд Хотел, Филиппины

Рисунок 7 3D-напечатанный номер в Льюис Гранд Хотел, Филиппины

Планируя поездку на Филиппины, подумайте о том, чтобы остановиться в отеле Lewis Grand Hotel в Анхелес-Сити, Пампанга, где посетителей встретят первым в мире гостиничным люксом, напечатанным на 3D-принтере. Номер в отеле был разработан Льюисом Якичем, владельцем отеля и инженером по материаловедению, в сотрудничестве со специалистом по 3D-печати Энтони Руденко.

5. Двухэтажный особняк в Бекуме, Германия

Рисунок 8 Двухэтажный особняк в Бекуме, Германия

Первый 3D-напечатанный жилой дом площадью около 80 квадратных метров -- детище немецкой строительной компании PERI GmbH и архитектурно-дизайнерским бюро MENSE-KORTE ingenieure+architekten. Чтобы напечатать один квадратный метр двойной обшивки стены за 5 минут, использовали 3D-принтер BOD2. Здание представляет собой сооружение с трехслойными полыми стенами, заполненными изоляционной массой. Установка полых труб и соединений во время печати осуществлялась вручную.

3D-печать в строительстве кажется действительно впечатляющей, но каковы реальные выгоды такой технологии?

Сторонники 3D-печати домов и коммерческих офисов указывают на несколько преимуществ такого метода строительства:

· Безотходное строительство

В Великобритании почти треть отходов -- это от строительной отрасли. По данным Transparency Market Research Group, строительная индустрия к 2025 году во всем мире будет производить 2,2 млрд тонн строительного мусора. И хотя большая часть отходов относится к сносу сооружений, сами строительные площадки продуцируют немало отходов.

И напротив, 3D-печать может сократить отходы практически до нуля. 3D-принтер использует четко определенное количество материала, которое требуется для печати конструкции -- ни больше ни меньше. Это может стать большой экономией.

· Сниженное потребление энергии

3D-печать в строительстве стимулирует применение местных доступных материалов и натуральных компонентов. Такая практика может сократить энергозатраты на транспортировке, возведении и производстве, поскольку для большинства местных материалов требуется меньше энергопотребления для обработки или установки. Если традиционные материалы с токсичными химическими примесями заменить на натуральные, то можно снизить токсичность всего строительства. Кроме того, местные материалы часто лучше подходят для локальных климатических условий и могут снизить нагрузку для отопления или охлаждения здания, что также снижает затраты на строительство.

· Экономия времени и денег

Как и в случае с ИИ в строительстве, 3D-принтер может работать 24 часа в сутки, 7 дней в неделю. Это означает, что строительные проекты имеют потенциал быть завершенными намного быстрее, и можно избежать ряда затрат на низкоквалифицированную рабочую силу. Более того, благодаря 3D-печати отпадает необходимость во временных конструкциях, таких как опалубка и леса, которые обычно используются в традиционном строительстве. Исследования бетонных конструкций, напечатанных на 3D-принтере, выявили значительное снижение требований к опалубке -- это снижает затраты на 35-60%.

· Может реализовывать необычные формы дизайна

Одна из самых привлекающих характеристик 3D-принтеров -- их способность создавать сложный и необычный дизайн конструкций, в том числе и единственный, уникальный. Поскольку работа 3д-принтера заключается в наслаивании материала, то их можно запрограммировать на абсолютно любую необычную форму, которую будет намного труднее создать традиционными техниками.

· Минимизация человеческих ошибок и повышение безопасности

Опубликованная статистика травм на рабочем месте американским агентством BLS в 2020 году свидетельствует, что строительство- одно из травмоопасных сфер и высоким уровнем частоты заболеваний. Каждый день, около 5333 рабочих гибнет на стройплощадке. А с появлением 3D-печати количество производственных травм и смертельных случаев очевидно снизится, поскольку она делает строительство более программируемым и автоматизированным. Роботизированное строительство требует стандартизированной, точной и полной цифровой информации по зданию, что делает эту технологию более точной и эффективной, с минимальными доработками из-за человеческих ошибок или любых информационных несостыковок. Обычные проблемы с материалами и комплектующими, которые нужно где-то хранить, беречь от повреждения -- нивелируются, также исчезают проблемы с монтажом и незавершенной работы из-за повреждений -- 3D-элементы создаются по мере строительства, их не нужно перемещать и хранить.

· Освоение новых рынков

Применение 3D-принтера также позволяет строительным компаниям заходить на новые секторы рынков, ранее им недоступные. А для начинающих стартапов-компаний, наличие 3D-принтера будет конкурентным преимуществом. Более того, 3D-печать -- это блестящий способ поднять или улучшить репутацию бренда строительной компании среди тех, кто считает, что производство бетона влияет на окружающую среду планеты [8].



Заключение

В последнее все больше проблем упирается в человеческий фактор, любая совершенно продуманная технология будет не реальна в исполнении, пока её будет приводить в действие человек, эту закономерность можно распространить на все существующие отрасли. 3D печать пока находится на начальной стадии развития, но ее дальнейшую перспективу могут быть безграничными и в разы улучшить условия жизни человека за счет облегчения физического труда и качества его выполнения.

Так же это несомненно отразиться в экономическом плане, совершенно отработанная технология, поставленная на промышленные рельсы, как правило, всегда обесценивает производимый продукт, так как требует меньше времени на изготовление, соответственно и жилыми домами должна произойти та же история, что решит основную проблему жилья для большинства жителей нашего общества.



Библиографический список

1. Е.С. Шагина1 Роботизация как метод повышения безопасности строительного производства // Строительство уникальных зданий и сооружений. ISSN 2304-6295. 6 (21). 2014. 128-147

2. ГОСТ 12.0.230-2007 Система стандартов безопасности труда. Системы управления охраной труда. Общие требования

3. СНиП 12-03-2001 Госстрой России Безопастность труда в строительстве часть 1 общие требования

4. СП 12-133-2000 Безопасность труда в строительстве. Положение о порядке аттестации рабочих мест по условиям труда в строительстве и жилищно-коммунальном хозяйстве

5. Шахворостов, С.А. Роботизация и дистанционное управление дорожно-строительными агрегатами: учеб. пособие/ С.А. Шахворостов. - М., МАДИ. 1991,-84 с.

6. StudFiles [Электронный ресурс] / https://studfile.net/preview/10032814/page:81/

7. ВашДом.ru [Электронный ресурс] // http://www.vashdom.ru/articles/arsenal_st_1.htm

8. PlanRadar [Электронный ресурс] / https://www.planradar.com/ru/3d-pechat-v-stroitelstve-v-chem-preimushchestva

Размещено на Allbest.ru