Details

Данная работа посвящена исследованию эффективности применения аддитивных технологий в строительстве, а также оценке возможностей их внедрения для изготовления конструктивных элементов зданий и сооружений. Задачи, которые решались в ходе исследования: 1. Изучены принципы работы современных строительных 3Д принтеров и проанализировано текущее состояние отрасли аддитивного строительства в России и за рубежом. 2. Рассмотрены технологические процессы и материалы, применяемые для 3Д печати, включая цементные, бетонные и геополимерные смеси. 3. Проведено моделирование конструктивных элементов и разработаны практические методы печати с использованием учебного принтера AMT S-6044. 4. Оценена применимость различных методик печати, включая печать кровельных элементов, секционную и комбинированную печать. 5. Сформулированы практические рекомендации по повышению эффективности строительной 3Д печати, включая выбор оборудования, смесей и подходов к проектированию. Работа выполнена на базе учебной лаборатории с использованием строительного 3Д принтера AMT S-6044. Практическая часть включала проектирование, подготовку и печать экспериментальных образцов конструктивных элементов из сухой строительной смеси Forus «Мегалит». Были определены оптимальные параметры печати и оценены факторы, влияющие на прочность и стабильность слоёв. В результате исследования установлено, что применение технологии послойной экструзии цементных и геополимерных составов позволяет значительно сократить сроки возведения малоэтажных объектов и снизить трудозатраты, сохранив при этом требуемые конструкционные характеристики. Наиболее перспективным направлением признано использование секционной печати в условиях префабрикации с последующей сборкой на площадке. Разработанные методические рекомендации и экспериментальные результаты могут быть использованы при дальнейшем развитии технологий аддитивного строительства, проектировании и внедрении оборудования для 3Д печати конструктивных элементов зданий. Для достижения данных результатов в работе были использованы/разработаны следующие информационные технологии: 3Д-моделирование, Autodesk Fusion 360, AutoCAD, SheetCAM, Mach 3, G-код, ЧПУ станок.

This work is devoted to the study of the efficiency of applying additive technologies in construction, as well as to the assessment of their potential implementation for the fabrication of structural elements of buildings and structures. The research set the following objectives: 1. To study the principles of operation of modern construction 3D printers and to analyze the current state of the additive construction industry in Russia and abroad. 2. To examine technological processes and materials used in 3D printing, including cement-based, concrete, and geopolymer mixtures. 3. To model structural elements and develop practical printing methods using the AMT S-6044 training printer. 4. To evaluate the applicability of various printing methods, including roof element printing, sectional, and combined printing. 5. To formulate practical recommendations for improving the efficiency of construction 3D printing, including equipment selection, material choice, and design approaches. The work was carried out in a training laboratory using the AMT S-6044 construction 3D printer. The practical part included the design, preparation, and printing of experimental samples of structural elements made from the dry construction mixture Forus “Megalit.” Optimal printing parameters were determined, and the factors affecting the strength and layer stability were evaluated. As a result of the study, there was established that the application of layer-by-layer extrusion technology using cement and geopolymer compositions allows for a significant reduction in the construction time of low-rise buildings and a decrease in labor intensity, while maintaining the required structural characteristics. The most promising direction was identified as the use of sectional printing in prefabrication conditions with subsequent on-site assembly. The developed methodological recommendations and experimental results can be applied in the further development of additive construction technologies, as well as in the design and implementation of equipment for 3D printing of structural building elements. To achieve these results, the following information technologies were used/developed: 3D modeling, Autodesk Fusion 360, AutoCAD, SheetCAM, Mach 3, G-code, CNC machine.

• ВВЕДЕНИЕ
• ГЛАВА 1: ПРИМЕНЕНИЕ АДДИТИВНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ
  • 1.1. История развития и текущее состояние аддитивных технологий в строительстве
  • 1.2. Преимущества и ограничения аддитивных технологий в строительстве
  • 1.3. Законы и нормативы, регулирующие использование 3Д печати в строительстве
• ГЛАВА 2: ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ И МАТЕРИАЛЫ
  • 2.1. Технологические процессы и методы аддитивного строительства
  • 2.2. Виды строительных материалов для 3Д печати
  • 2.3. Разработка и подготовка модели для строительной 3Д печати
• ГЛАВА 3: ПРАКТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПЕЧАТИ КОНСТРУКТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ
  • 3.1. Моделирование конструктивных элементов
  • 3.2. Печать разработанных моделей
  • 3.3. Выводы по 3 главе
• ЗАКЛЮЧЕНИЕ
• СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
• ПРИЛОЖЕНИЕ А. G-КОД МОДЕЛИ-4