Дом, который построил робот



    Строительство новых зданий — трудоёмкий и неэкономичный вид человеческой деятельности. Масштабное исследование, проведённое ООН, показало, что на строительный сектор приходится почти 40% мирового энергопотребления и выбросов CO2. Швейцарская высшая техническая школа Цюриха (ETH Zürich) в сотрудничестве с более чем 30 экспертами из строительной отрасли в течение 4-х лет разрабатывала новую концепцию строительства, способную решить эту проблему.

    Результатом их деятельности стала трёхэтажная постройка DFAB House (расшифровывается как Digital Fabrication and Living – «цифровое изготовление и проживание»), ставшая первым жилым домом, полностью изготовленным по цифровым технологиям. То есть с помощью трёхмерного моделирования, роботов и 3D-принтера. Постройка площадью 220 кв.м. потребовала на 60% меньше цемента и соответствует жёстким швейцарским нормам безопасности в строительстве. Подробнее о доме, используемых технологиях и похожих проектах — в очередной статье от провайдера Cloud4Y.


    DFAB House возвели на верхней платформе комплекса NEST («Гнездо») в швейцарском Дюбендорфе. Точнее, это не просто комплекс, это полноценная исследовательская лаборатория, которая состоит из центрального ядра с прикреплёнными домами-модулями. Первыми жильцами DFAB House стали сотрудники исследовательских лабораторий Empa и Eawag.

    DFAB House снаружи










    Пространство будет использоваться не только в качестве жилья. Оно станет ещё и испытательным полигоном, на котором будут тестировать новинки энергетической и строительных отраслей. Эта работа необходима, чтобы не только добиться повышенной эффективности строительства зданий, но и обеспечить их высокую устойчивость.

    Строительные инновации


    При возведении DFAB House было задействовано несколько собственных разработок исследовательской группы.

    1. In situ Fabricator. Автономный строительный робот-универсал. Способен создавать элементы зданий при помощи различных инструментов с погрешностью менее 5 мм, и может действовать полуавтономно в меняющихся условиях: работать на высоте стандартных стен и проходить сквозь дверные проемы. Он водо- и пыленепроницаемый, питается от электросети и аккумулятора. Из недостатков – слишком тяжёлый вес (1,5 тонны), но уже ведутся работы над облегчением конструкции робота.

      Видео

    2. Mesh Mould. Промышленный робот высотой два метра, на манипулятор которого установлена насадка для прокладки прутьев арматуры и их сварки. Робот, установленный на гусеничное шасси, укладывает и сваривает арматуру, подготавливая основу для прочных бетонных стен. Он автоматически собирает каркас, после чего внутрь заливают раствор бетона, который не расползается в стороны благодаря плотной структуре каркаса и составу самого раствора. Главным достоинством системы можно считать возможность создания произвольных форм.

      Видео

    3. Smart Dynamic Casting. Технология автоматизированного процесса формования бетона. Монолитные вертикальные конструкции в буквальном смысле слова «выращиваются» с помощью робота-манипулятора, оснащенного различными формующими насадками. Конструкция может получить нужную форму благодаря вращательному движению фильеры.
      Видео

    4. Smart Slab. Технология, позволяющая создавать бетонные перекрытия удивительной формы с помощью печатных песчаных форм.

      Видео


    Как это выглядит


    Первый этаж DFAB House отдан под общее пространство. Здесь установлены окна от пола до потолка, поддерживаемые 15 специально спроектированными бетонными муллионами. Центральным элементом помещения выступает S-образная стена, которая делит площадь первого этажа, создавая открытые и скрытые от глаз пространства. Тонкий бетонный потолок вылит в опалубке, напечатанной на 3D-принтере.

    Обстановка








    Второй и третий этаж — жилые помещения. Поднявшись наверх, посетители словно бы оказываются в современном альпийском шале. Четыре созданные роботом комнаты предназначены создавать ощущение гармонии и домашнего тепла. Они получились светлыми и довольно просторными. Эти этажа держат деревянные рамы, расположение которых было смоделировано на компьютере. В монтаже участвовали два строительных робота. Цифровое проектирование, по словам инженеров, позволило оптимизировать и сэкономить значительное количество материала.

    Верхние этажи














    Дом получился современным и с точки зрения технического оснащения. В нём по команде поднимаются жалюзи и начинает кипятиться вода в чайнике, функционирует многоступенчатая система охраны и управления освещением. За работу «умного» дома отвечает оборудование компании digitalSTROM.

    Технологии не только отвечают за комфорт, но и помогают контролировать энергопотребление. Фотоэлементы на крыше дают энергию (примерно в 1,5 раза больше, чем нужно для обслуживания дома), а система управления контролирует её расход и сглаживает пики нагрузки. Тепло от сточных вод не растрачивается впустую, а передаётся дальше через теплообменники, установленные в душевых поддонах. Неиспользованная горячая вода возвращается по трубам обратно в бойлер, что позволяет не только экономить энергию и воду, но и предотвращать рост бактерий в трубах.

    Просчёт проекта с помощью локальных или облачных мощностей, создание необходимых шаблонов для роботов выполняется довольно быстро. Так что архитектурный потенциал цифровых технологий огромен, но почти не используется на стройплощадках, сетует команда ETH. Экспериментальные проекты вроде DFAB должны ускорить переход от теории к практике, считает профессор ETH Zürich Маттиас Колер. А чтобы популяризовать эту идею, команда проекта опубликовала свои наборы данных с открытым исходным кодом и организовала передвижную выставку под названием «Как построить дом: архитектурные исследования в эпоху цифровых технологий».

    Процесс строительства


























    Не DFAB единым


    DFAB House — не первый строительный проект, использующий цифровые технологии. В 2014 году китайская компания WinSun продемонстрировала архитектурный потенциал 3D-печати, выпустив 10 одноэтажных домов за один день. Год спустя шанхайская компания также напечатала жилой дом и особняк в неоклассическом стиле, но эти проекты остаются в стадии разработки.

    Маттиас Колер объясняет, что у его команды не было цели побить рекорды скорости строительства. «Конечно, мы заинтересованы в том, чтобы добиться прорыва в скорости и экономии строительства, но мы старались в первую очередь придерживаться идеи качества», — говорит он. «Вы можете делать что-то очень, очень быстро, но это не значит, что это действительно устойчиво».

    Действительно, за скоростью пока никто особо не гонится. Так, в Голландии (простите, Нидерландах) роботы распечатали полноценный мост из стали — это заняло у четырёх машин полгода непрерывной работы. В результате получилась цельная конструкция, которую теперь проверят на прочность и разместят над одним из каналов в случае успешных тестов.


    И ещё одно хорошее видео


    Россия, кстати, тоже поддерживает тренд на цифровое строительство. В 2017 году в Ярославле был представлен первый в Европе и СНГ жилой дом, построенный с помощью технологии строительной 3D-печати. Дом площадью 298,5 квадратных метров принадлежит владельцу компании «АМТ-СПЕЦАВИА», и является демонстрацией его уверенности в перспективности технологии. Для печати дома был использован строительный принтер S-6044 – модель портального типа с рабочим полем 3,5 х 3,6 х 1 м. Принтер печатает стандартными пескобетонами М-300, то есть тем, что имеется в продаже практически повсеместно. Печать производится слоями высотой 10 мм и шириной от 30 до 50 мм. Скорость печати стен до 15 кв.м/час. Про компанию уже писали на Хабре, так что не будем повторяться.

    Немного фото из Ярославля














    В целом, идея цифрового строительства кажется весьма интересной. Неограниченные декоративные возможности, ускорение и упрощение процесса возведения зданий и сооружений, снижение объёма потребляемых ресурсов — от таких «плюшек» трудно отказаться. Есть сомнения? Можно обсудить.

    Что ещё полезного можно почитать в блоге Cloud4Y

    Настраиваем top в GNU/Linux
    Пентестеры на передовой кибербезопасности
    Стартапы, способные удивить
    Экофантастика на защите планеты
    Солёная солнечная энергия

    Подписывайтесь на наш Telegram-канал, чтобы не пропустить очередную статью! Пишем не чаще двух раз в неделю и только по делу. Также напоминаем, что вы можете бесплатно протестировать облачные решения Cloud4Y.
    Cloud4Y
    #1 Корпоративный облачный провайдер

    Комментарии 15

      0
      DFAB House (расшифровывается как Digital Fabrication and Living – «цифровое изготовление и проживание»)

      Не понимаю почему так? Digital Fabrication and Living — аббревиатура DFAL
      То, что почитал на основании статьи идет как, «Digital Fabrication in Architecture», но B так и не нашел…
        0
        У меня тоже возник такой вопрос. DFAB — это Digital Fabrication. Видимо, изначально часть«and Living» была спорной :))
        +1
        с точностью менее 5 мм

        С погрешностью менее 5 мм, наверное.
          0
          Да, так правильнее. Спасибо.
          +1
          Поймите меня верно, я не ретроград. Но сейчас строю дом и смотрю на 3Д-печать в строительстве с профессиональной точки зрения.

          Стены и крыша — одна из самых лёгких и быстрых частей в строительстве. И по деньгам тянет примерно на 25%, не более, от коробки, куда можно завозить мебель.

          Поэтому вижу применение подобных технологий исключительно в целях создания красивых изгибов для стен и потолков. Но потом придёт суровая реальность и сложно будет разместить шкаф из ИКЕИ у кривой стены. И невозможно будет ни натянуть натяжной потолок, ни найти кривой плинтус.
            0
            Хмм довольно интересно чем меньше секторов экономики готовы предлагать места неквалифицированным специалистам, тем труднее и ценнее станет образование. Но, за изрядно докучающей(меркантильность конечно та ещё) циферкой про СО2 нет цифры экономической выгоды.

            Тепло от сточных вод не растрачивается впустую, а передаётся дальше через теплообменники, установленные в душевых поддонах. Неиспользованная горячая вода возвращается по трубам обратно в бойлер, что позволяет не только экономить энергию и воду, но и предотвращать рост бактерий в трубах.


            Есть какие-нибудь схемы? Уж больно скупое упоминание получилось.
              0

              Неиспользованная горячая вода качается помпой. Если кто-то пытался посчитать экономику он быстро выяснил, что помпа поедает всю выгоду от такого решения.
              Так что вот про возврат воды — полный бред.
              Что действительно спасает — хорошая теплоизоляция труб гвс и их грамотная прокладка. Если тепло от трубы гвс пойдет в стену и далее в помещение это куда как экономичнее, чем просто в стену и на улицу.

              +1
              Я, конечно, не трипофоб, но фотография кухни с ребристыми потолками и полукруглыми отверстиями вызывает некоторое неприятие.
              Да и внешний дизайн весьма спорен.
                +2
                Прочитал заголовок, обрадовался — наконец-то! Теперь можно роботам чертежи сбросить, стройматериалы привезти и наслаждаться видом растущего дома.

                А посмотрел приложенные видео — увы, роботами там процентов 10-20 сделано, всё остальное — человек. И бетон приготовить/залить — человек, и крышу собрать — человек, и присматривать за роботами — человек.

                В общем, вернусь к теме лет через 10. То, что сейчас показали, imho, не более чем забавная игрушка.

                P.S. И вопрос ещё — непонятно что выгоднее? Относительно недорогие Равшаны и Джамшуты с перерасходом бетона или же дорогие роботы с минимально достаточным расходом стройматериалов?
                  0
                  В статье ни слова о фундаменте, дорогой и долгой процедуре. Поэтому это больше маркетинговый материал.
                  0
                  на строительный сектор приходится почти 40% мирового энергопотребления

                  интересно, как они это сосчитали
                  есть такие данные:
                  image
                    0
                    В mining 12% но конечный продукт — не руда, а или метал для машин, или известняк для цемента или т.п… Машины тоже не все для пассажиров, какие-то строительные краны, какие-то — грузовики для других работ. Химия это и грунтовки, и натяжные потолки, и виниловые обои, и пластиковые трубы, пластиковые окна, ещё много чего. Плюс строительство это не только квартиры, а ещё и заводы, для производства тех же телефонов, станков, каркасов для теплиц. Так что, в зависимости от того, как считать и что куда относить, можно получить очень много.
                      0
                      Да
                      в зависимости от того, как считать и что куда относить, можно получить ОЧЕНЬ МНОГО
                    0

                    Правильный подход — исходить от цели. Если задача построить дом, то дешевле классика — дерево, камень, композит. Для всего остального можно приладить этот принтер.
                    Как правильно заметил один из коментаторов, наиболее дорого это фундамент.

                      0
                      Если задача построить дом, то дешевле классика — дерево, камень, композит

                      Нет. Есть материалы, а есть работы — труд. Дерево, камень — это когда у вас труд дешевый и можете нанять себе каменщиков и столяров и пусть себе строят дом за месяцы.
                      Но в сегодняшнем развитом мире эти люди стоят не намного дешевле программистов. Поэтому труд дорогой и поэтому современный дешевый дом — это дом из сэндвичпанелей — полностью готовых стен с уже вставленными окнами и даже электро и водопроводкой, которые собираются автоматизированно на заводе. А на объекте эти панели просто ставятся одна на другую и дом собирается за два дня, как на видео.


                    Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.