Строительные 3D-принтеры в России: выгоды и сложности для застройщиков

На российском рынке недвижимости наблюдается острый дефицит кадров. Компаниям приходится искать замену рабочим рукам в технологиях, автоматизировать строительные процессы. В связи с этим все четче просматривается тренд на аддитивные производство, более известное как строительная 3D-печать.

К концу 2024 года нехватка кадров в строительной отрасли России может достигнуть 15%, и этот дефицит будет сохраняться на фоне продолжающегося роста объема строительства в стране, заявляют в Национальной ассоциации инфраструктурных компаний (НАИК). Эксперты ожидают, что к 2028 году потребность в сварщиках и монтажниках вырастет на 61%, арматурщиков — на 33%, монтажников стальных и железобетонных конструкций и электрогазосварщиков — на 16% и т.д.

Частично решить проблему с кадрами в отрасли способны технологии строительства, которые помогают задействовать меньшее количество людей и позволяют повышать себестоимость проектов. Одним из таких актуальных технологических решений являются строительные 3D-принтеры, которые уже сейчас, как утверждают эксперты, оказывают значительное влияние на рынок.

История строительства с помощью 3D-принтеров

Идея возведения домов с помощью примитивного прототипа 3D-принтера появилась еще более 100 лет назад в США, патент на нее принадлежал предпринимателю Томасу Эдисону. При этом сложно сказать, пришла ли эта идея именно к Эдисону, или он просто ее запатентовал. Первая же действительно работающая машина для быстрой (24 часа) заливки домов из бетона была продемонстрирована позже: примерно 70 лет назад устройство спроектировал инженер Роберт Гилмор ЛеТорно. Видео строительства здания с ее помощью в 1946 году даже можно найти на YouTube. Но технология в то время не прижилась и привлекла внимание застройщиков вновь лишь в 2000-х годах.

Попытки строить с помощью 3D-принтеров предпринимались в абсолютно разных концах света: в Северной Америке, Европе, Азии и т.д. Какие-то проекты проваливались, какие-то имели успех, при этом технологии постоянно развивались. В январе 2015 года китайская компания WinSun с помощью 3D-печати возвела сразу десять домов, а в 2023 году компания Peri 3D Construction в Гейдельберге (Германия) создала самое крупное в Европе здание, построенное с помощью 3D-технологий — дата-центр Wave House, который ввели в эксплуатацию в марте 2024 года.

В России же первое целиком отпечатанное на 3D-принтере здание (а не собранное из напечатанных панелей) появилось семь лет назад — в подмосковном Ступине при помощи строительного принтера Apis Cor был возведен 38-метровый дом. На его создание с учетом всех подготовительных работ ушло чуть меньше трех месяцев: декабрь 2016 — февраль 2017 года. После этого подобное строительство начали тестировать все шире и вот, например, уже 1 января 2024 года расположенный в Тульской области проект WonderDom в экопарке «Ясно поле» попал в Книгу Рекордов России как первый в стране отель, напечатанный на 3D-принтере.

Технология строительства с помощью 3D-принтера

3D-принтеры для строительства могут иметь отличия, но почти все работают по примерно одной технологии. Сначала погрузчик привозит оборудование, после чего специалисты устанавливают его на подготовленный фундамент на месте строительства. Принтер подключается шлангом к автоматической системе замешивания и подачи смеси, который может иметь различные формы, но в целом напоминает огромную бетономешалку.

«3D-печать используется сегодня для изготовления небольших зданий, частного домостроительства, а также изготовления архитектурных деталей. По готовому архитектурному проекту разрабатывается виртуальная 3D-модель, которая загружается в программное обеспечение оборудования. Сам принтер печатает „оболочку“ объекта — несъемную опалубку, которая затем заполняется материалом, который требуется по проекту», — пояснил Виталий Коробов, генеральный директор Element Development.

Само устройство нанесения бетона располагается на подвижном кронштейне в центре всей конструкции и печатает вокруг себя, поднимаясь все выше по мере появления нового слоя. Когда стены завершены, аппарат снимают. Если требуется построить несколько комнат, и они все не помещаются в рамках площади принтера, то его просто устанавливают на новом месте.

Для контроля и обслуживания 3D-принтера в момент строительства требуется два человека. Они определяют настройки и контролируют процесс печати. Что касается смеси, используемой в строительстве, то она отличается от проекта к проекту, в зависимости от целей и предполагаемой нагрузки на здание. Как правило, это разнообразные вариации бетона.

«По своей сути это аддитивная технология. Материалы: цемент, вода, песок, а также внутреннее заполнение — тут уже кто что использует. В нашем проекте мы заполняем внутренние пространства пенобетоном, а в Москве сдали дом, где основой по просьбе заказчика стал арболит. Знаю, что есть компании, которые используют пеноизол. Обычное стандартное строительство выглядит так: залили фундамент, в течение дня установили принтер. Дом площадью 100 кв. м печатаем за четыре смены, пятая смена — перенос принтера на следующий фундамент», — привел пример Владислав Булацкий, руководитель проекта Квадрум девелопера 3D-Land.

В целом «рабочая карусель» проектов, по словам Булацкого, выглядит так: монолитчики заливают фундамент, рабочие устанавливают принтер и заливают стены, кровельщики параллельно собирают фермы крыши, а когда завершается печать — устанавливают кровлю. Когда стены подняты и сделаны замеры — изготавливаются окна. В итоге на строительство готового дома площадью 100 кв. м уходит примерно три недели.

Большинство домов, построенных с помощью принтеров, относятся к категории индивидуального жилищного строительства. Все вопросы с оформлением таких зданий решает застройщик с административными органами власти. Как отметили в Министерстве жилищной политики одного из российских регионов, необходимые документы по зданию в рамках ИЖС рассматривают без конкретизации способа его возведения. Если объект отвечает всем нормам, его регистрируют независимо от того, построен ли он рабочими, при помощи 3D-принтера или, к примеру, роботов.

Текущая ситуация со строительными 3D-принтерами в России

Сейчас все больше компаний используют в строительстве 3D-принтеры. По данным Московского института строительства, доля принтеров на сегодняшний день достигает 4% и те, кто начал их применять, понимают преимущества такого строительства.

«В России более 200 3D-принтеров. Используются они в основном в сегменте индивидуального жилищного строительства для зданий высотой до трех этажей. Благодаря технологии застраиваются целые поселки. Застройщики с принтерами уходят от неквалифицированного труда, уменьшают штат сотрудников, строят быстро и точно. Конечно, тренд эпохи — автоматизация производств», — рассказал Александр Маслов, гендиректор компании-производителя 3D-принтеров ООО «АМТ».

Плюсы строительства 3D-принтерами

Эксперты считают, что у процесса аддитивного строительства огромное количество плюсов: от высокой скорости возведения домов до снижения себестоимости за счет сокращения штата рабочих и применения более выгодных по цене материалов. Как отметил Булацкий, строительство по 3D-технологиям позволяет частично решить проблему нехватки кадров в отрасли. Кроме того, автоматизация помогает снизить влияние человеческого фактора, исключает нештатные ситуации и, конечно, дает значительную экономию бюджета стройки, что делает дома более доступными для покупателей.

«Насколько бизнесу выгодно? У нас два человека в штате (оператор и помощник оператора), и нам не нужно платить лишних налогов, не нужно искать каменщиков, монолитчиков. Принтер может печатать 24 часа семь дней в неделю, ему не нужно отпрашиваться на свадьбу, дни рождения, принтер не прогуляет работу... На сегодняшний день, с учетом рынка стройматериалов, квадратный метр дома в эконом-сегменте стоит порядка 40 тыс. рублей. Кирпичный же дом обойдется в 68-72 тыс. рублей за квадратный метр, то есть технология дает 30% экономии и больше. Снижается себестоимость и на других, не совсем очевидных вещах. Транспортировка, поддоны для кирпича, утилизация упаковки и сопутствующих отходов — это все расходы. Вроде рабочие моменты, но в итоге набирается значительная сумма», — пояснил он.

Оборудование в данной области постоянно дорабатывается, появляются новые модели принтеров, а вместе с этим и увеличивается производительность, точность, удобство монтажа, растет оптимизация затрат. Как отметил Маслов, коробка напечатанного дома в 100 квадратных метров стоит 460 тыс. рублей, плюс фундамент, крыша, инженерные сети — итого около 3 млн рублей. Продают такие дома в среднем за 4,5 млн рублей без учета стоимости участка.

«Плюсы: точность, скорость, минимизация рисков. Стоимость домов на 10-15 % ниже, чем при монолитном строительстве. Нормативный срок эксплуатации 3D-зданий — 120-150 лет. Строительство в четыре этажа уже норма, есть возможность печатать и 26 этажей. Сегодня увидеть проект на площадке можно, к примеру, в Ейске, станица Должанская, Краснодарский край. Там сейчас активно идет строительство отеля с помощью строительных принтеров», — рассказал Маслов.

У данного метода строительства есть также неочевидные преимущества, в частности — возможность создавать весьма креативные здания по индивидуальному дизайну. К примеру, построить дом с волнообразными стенами, которые невозможно сделать с помощью традиционных методов строительства.

«Технология позволяет печатать вертикальные участки конструкций и нестандартные покрытия, к примеру, купол. Горизонтальные конструкции все же возводят традиционным способом. Зато в конфигурации стен почти нет ограничений — можно печатать сложные изогнутые стены, колонны, бионические формы, что оценят любители креатива и футуристичного дизайна. Также сразу выходит характерная декоративная фактура на стенах, похожая на слоистый пирог. Он не требует особенной чистовой отделки ни внутри, ни снаружи, стены можно просто покрасить. Хотя, при желании, есть возможность оштукатурить до идеальной гладкости», — подметил Коробов.

Минусы применения 3D-технологий в России

У строительства 3D-принтерами есть и минусы. Среди них эксперты отметили цену оборудования, необходимость его донастройки с учетом индивидуальных потребностей, отсутствие профильных учреждений, обучающих операторов нужным навыкам, отсутствие нормативной базы для многоэтажного строительства.

«Каждый принтер индивидуален по подбору смесей. Для наших проектов ее производят по специальной рецептуре. Используются специально выбранные фракции песка определенной влажности, точное количество цемента и т.п. Это сделано под нашу скорость печати, чтобы успевало сохнуть, не заваливались стены и т.д. Кадровый вопрос решился так: набрал толковых ребят — студентов техникума, обучил программе», — рассказал Булацкий.

В России с осторожностью смотрят на все новое, для распространения технологии потребуется время. При этом Булацкий уверен, что строительные 3D-принтеры уже достаточно востребованы в Москве и Подмосковье, и со временем тренд дойдет до российских регионов.

Стоит отметить, что эксперты в беседе с Движение.ру разошлись в оценках энергоэффективности зданий. Так, например, Булацкий указал на отсутствие проблем, отметив, что построенный с помощью 3D-принтера дом отвечает требованиям энергоэффективности. В нем тепло зимой и комфортно летом: при летней жаре в +37 °С термометр в доме показывает +19 °С. Иного мнения придерживаются другие специалисты.

«Здания, построенные по 3D-технологии требуют дополнительного утепления стен. Неровности и шероховатость стен, „напечатанных“ на принтерах, требуют значительных усилий по внутренней и внешней отделке. Выполнение работ в условиях отрицательных температур или при температуре выше +25 °С способствует быстрому высыханию бетонной смеси и, следовательно, повреждению бетона», — выразил мнение Андрей Ветер, технический директор БН Групп.

Достойной альтернативой 3D-печати Андрей Ветер назвал CLT-панели, которые имеют архитектурную гибкость, что позволяет использовать их для создания разнообразных форм и конструкций. Они имеют хорошую устойчивость к воздействию влаги и изменениям температуры и обладают высокой огнестойкостью и при этом также могут использоваться для быстрой сборки и монтажа зданий.

В целом же большинство опрошенных экспертов указывают на то, что строительные 3D-принтеры если не станут будущем строительной отрасли, то, как минимум, точно займут свою долю рынка, активно закрепившись в нише малоэтажного строительства.

Фото: Максим Григорьев/ТАСС