3D-дома: будущее строительства

Lisa Ernst · 10.11.2025 · Техника · 8 мин

3D-печать в строительстве превратилась из технического эксперимента в реальный вариант строительства. По всему миру возводятся односемейные дома, целые посёлки и специализированные сооружения. Эта статья освещает технические процессы, существующие проекты, возможности и ограничения этой технологии строительства, на основе современных исследований и отчётов.

Quelle: Собственное представление

Основы 3D-печати в строительстве

При строительстве с использованием 3D-принтера машина экструзией слой за слоем строительный материал, обычно вид бетона, и откладывает таким образом стены. Часто это называют 3D-печать бетона или 3D-бетонная печать, аддитивная, поэтапная технология строительства для несущих элементов ( 3druck.com, ScienceDirect).

Принтеры, как правило, являются портальными системами или робот-руками, которые движутся по рельсам над фундаментной плитой и укладывают бетонный шов вдоль запланированной геометрии стены ( PERI 3D Construction, COBOD). ). Печатаются в основном наружные и внутренние стены, частично в полой кладке, которые впоследствии можно заполнить утеплителем или другими материалами ( COBOD, 3druck.com).

Принтер не создаёт весь дом. Фундамент, потолки, крыши, окна, двери, инженерные сети и отделка интерьера по-прежнему выполняются традиционными видами работ ( EcoHome, ECS Limited). ). 3D-печать в первую очередь заменяет кладку или работы по опалубке для стен, но не весь строительный процесс ( UBE).

Существуют и варианты, когда печатается не бетон, а местно доступная почва или глина. Примером служит итальянский дом Tecla, изготовленный из смеси почвы, воды и волокон растений ( Wikipedia). ). Такие эксперименты должны показать, как ресурсы и серой энергии можно сэкономить за счёт использования материалов на месте ( Wikipedia).

Quelle: 3d-grenzenlos.de

3D-принтер укладывает материал точно слоями, чтобы возвести сложные здания.

Современное состояние и проекты

Глобальная оценка производителя COBOD показала, что к концу 2022 года было построено уже 129 зданий с помощью 3D-печати, распределённых по 105 стройплощадкам по всему миру ( COBOD, 3druck.com). ). Эти цифры показывают, что речь уже не идёт только о единичных пилотных проектах ( Manufactur3D Mag).

В Германии был построен первый одобренный к эксплуатации дом, напечатанный принтером в Бекуме, Северный Рейн-Вестфалия. Это двухэтажный односемейный дом, реализованный с помощью бетон-друкера BOD2 от COBOD и PERI ( PERI, COBOD). ). Этот проект поддерживался в рамках программы финансирования «инновационное строительство» ( PERI).

В Гейдельберге в 2023 году появился Wavehouse, здание длиной 54 метра, примерно 11 метров в ширину и 9 метров в высоту, используемое как IT-центр и считающееся самым большим 3D-печатным зданием Европы ( PERI 3D Construction, Heidelberg Materials). ). Волнообразные фасады были напечатаны за примерно 170 часов чистого времени печати ( PERI 3D Construction). ). Heidelberg Materials разработал для этого специальные бетоны ( Heidelberg Materials).

Еще один проект в Гейдельберге — DREIHAUS, концепция трехэтажного многоквартирного дома, при которой стены последовательно изготавливаются методом 3D-бетонной печати ( PERI). ). PERI прогнозирует сокращение срока строительства примерно на 30 процентов и снижение затрат примерно на 10 процентов по сравнению с обычными зданиями ( PERI, Ingenieur.de). ). Этапы каркаса для жилого дома в Гейдельберге были завершены примерно за 33 дня ( CIO.de).

Международно формируются целые кварталы с 3D-печатными этажами на уровне земли. В Джорджтаун, Техас, ICON вместе с Lennar строят поселение примерно из 100 домов, внешние стены этажей на уровне земли которого выполняются крупноформатным принтером ( Reuters, ICON). ). В Хьюстоне строят Zuri Gardens с 80 напечатанными домами для семей со средним доходом ( Houston Chronicle).

ICON реализует также мелкие проекты доступного жилья, например однокомнатные дома в Остине ( Statesman, Axios). ). Одновременно появляются более дорогие объекты, например люксовый курорт с печатными 3D-домами-виллами на озере Лейк-Травис в Техасе ( MySanAntonio).

). Необычные применения также задокументированы: в Браунсвилл, Техас, строят кафе для крупной сети, чья оболочка сделана 3D-бетонной печатью ( Chron.com). ). Университеты экспериментируют с биобазированными материалами из древесных остатков, которые позволят домам иметь отрицательный углеродный след ( Reasons to be Cheerful).

Анализ и мотивации

Одной из центральных мотиваций является всемирный спрос на дополнительное жильё при ограниченных ресурсах. Сектор строительства отвечает за примерно треть энергообусловленных выбросов CO2 ( Wikipedia). ). Организации вроде New Story сотрудничают с технологическими компаниями, такими как ICON, чтобы в странах вроде Мексики возводить небольшие поселения, дающие бедным семьям постоянное жильё. New Story, The New Yorker).

Производители и проектировщики ожидают от бетонной печати большей скорости и меньших затрат на рабочую силу. COBOD указывает на то, что 3D-печать снижает вероятность ошибок и делает строительный процесс более эффективным ( COBOD). ). PERI описывает свое решение для печати как возможность возводить каркасы с меньшим количеством материала и меньшей ручной работой, особенно для повторяющихся планировок ( PERI 3D Construction). ). Аддитивные строительные методы проявляют свои сильные стороны в первую очередь в стандартных одно- и небольших многоквартирных домах ( 3druck.com, Weerg).

Еще одним драйвером является поиск более устойчивых материалов. Дом Tecla в Италии демонстрирует, как земля, вода и растительные волокна могут превратить в жилое здание, в котором основное часть материалов локальные ( Wikipedia). ). В штате Мэн волокнистые биокомпозиты из древесных отходов и связующих материалов печатают дома, которые в долгосрочной перспективе должны подвергаться повторной переработке ( Reasons to be Cheerful). ). Такие концепции должны снизить отходы, сократить транспортировку и связывать CO2 ( Wins Solutions).

Маркетинговая и медийная ценность не следует недооценивать. Эффектные изображения печатающих роботов — идеальные сюжеты для прессы и социальных медиа ( PERI 3D Construction, 3druck.com). ). Телепередачи усиливают впечатление близкой строительной революции ( CBS News). ). Однако более критические статьи указывают на значительные различия между пилотными проектами и широкомасштабным применением ( The New Yorker, Dwell).

Клип показывает, как компании превращают технологию в решение проблемы жилья и даже для лунных баз — и одновременно ясно показывает, насколько многое ещё экспериментально.

Quelle: 3druck.com

Гибридные строительные технологии, сочетающие 3D-печать с традиционными методами, являются многообещающим трендом в современном строительстве домов.

Факты и открытые вопросы

Доказано, что дома, возведённые с помощью 3D-печати, реально строятся и регуляторно одобряются. Примеры — односемейный дом в Бекуме ( PERI) ) и вычислительный центр Wavehouse в Гейдельберге ( PERI 3D Construction, Heidelberg Materials). ). Также проекты застройки в Техасе — это реальные жилые дома, которые продаются и заселяются ( Reuters, ICON Homes).

Также подтверждается, что аддитивные строительные методы могут сокращать объём строительных отходов, поскольку экструзируется только нужное количество бетона, а опалубка почти полностью не применяется ( Wins Solutions, Ricoh). ). Исследования описывают преимущества при сложных геометриях: органические формы или произвольные линии стен осуществимы без дорогой специализированной опалубки ( ScienceDirect, Structures Insider).

Неясно, насколько велики фактические экономические и временные преимущества при широком использовании. Производители говорят об экономии от 10 до 35 процентов ( COBOD, Weerg, TRERC). ). Однако экономические анализы свидетельствуют о том, что приобретение или аренда принтеров, обучение команд и корректировка планирования частично нивелируют экономию. Надёжных сравнимых данных по всему жизненному циклу здания пока нет ( Warrington UF, Reason.org).

Также неясна долговечность печатных стен на длительный срок. Естественно, долгосрочные исследования на десятилетия ещё не существуют ( ScienceDirect, HUDUser). ). Специалисты подчеркивают, что вопросы трещиобразования, влагостойкости и концепций ремонта требуют дальнейшего исследования ( Passive House Accelerator, Structures Insider).

Ложные или вводящие в заблуждение обещания, что целый дом можно построить «за 24 часа за пару тысяч евро». Часто цитируемое время печати относится только к стенам, а не к фундаменту, крыше, внутренней отделке, коммуникациям или этапам разрешения и планирования ( EcoHome, ECS Limited). ). Критические анализы показывают, что подобные заголовки скрывают реальную сложность строительного процесса ( Dwell, Hackaday, Passive House Accelerator).

Quelle: user-added

Пример современной архитектуры, которая может быть реализована с помощью инновационных методов строительства, таких как 3D-печать.

Практические последствия

3D-печатные здания — реальные варианты, но ещё не повсеместно доступны. Кто хочет построить или переехать в такой дом, должен тщательно проверить поставщиков, разрешительную ситуацию и имеющийся локальный опыт ( EcoHome, ECS Limited).

Три вопроса являются решающими: во-первых, какие части дома действительно печатаются, а какие работы выполняются обычными видами работ ( UBE). ). во-вторых, насколько прозрачна смета на весь цикл строительства, включая проектирование, технику и обслуживание, и т. д ( TRERC, Reason.org). ). в-третьих, существуют ли референс-проекты того же поставщика, которые работают в течение нескольких лет в аналогичных климатических условиях ( Passive House Accelerator).

Для интересующихся устойчивостью важен выбор материалов. Проекты с земляно- или глинистыми смесями или биобазированными композитами пытаются значительно снизить углеродный след. Классические проекты бетонной печати действительно сокращают отходы материалов, но по-прежнему основаны на цементе ( Wikipedia, Reasons to be Cheerful, Wins Solutions). ). Так как строительный сектор во всём мире вносит значительный вклад в энергопотребление и выбросы CO2, реальные улучшения здесь могут иметь большие эффекты ( Wikipedia).

При освещении средствами массовой информации полезно учитывать интересы говорящего. Корпоративное видео будет подчеркивать преимущества, тогда как независимые исследования и научные обзоры скорее подчеркивают неопределенности и открытые вопросы ( ScienceDirect, ResearchGate).

Ускоренная съемка большого жилого здания, построенного принтером, демонстрирует технику — и одновременно показывает, как много традиционных строительных работ помимо принтера остаются необходимыми.

Хотя многие стены напечатаны, остаются существенные вопросы. Долговечность на протяжении десятилетий пока практически не подтверждена эмпирически, потому что большинство проектов выполнены лишь за несколько лет ( ScienceDirect). ). Систематические обзоры литературы подчёркивают, что данные о долговечности, обслуживании и общей стоимости владения пока неполные ( ResearchGate).

Также неясно, как быстро нормы строительства и регламенты будут адаптироваться. Анализ по заказу жилищного управления США HUD отмечает отсутствие стандартов, неясные нормативные руководства и нехватку опыта в государственных органах как основные препятствия для более широкого внедрения ( HUDUser). ). Аналогичные замечания встречаются в оценках из Европы и Северной Америки ( EcoHome, ECS Limited).

Еще один открытый вопрос касается социальной составляющей: будут ли 3D-печатные квартиры действительно строиться там, где они нужны людям с низким доходом, или скорее как демонстрационные проекты на привлекательных рынках ( The New Yorker, Reason.org)? ). Анализы предупреждают о том, чтобы не рассматривать технологию как единственный ответ на проблему нехватки жилья, пока не будут учтены цены на землю, финансирование, инфраструктура и местная политика ( AIU, Dwell).

3D-печатные дома демонстрируют, насколько сильно может измениться строительство. Есть реальные жилые дома, целые кварталы и сложные специальные сооружения, которые доказывают, что технология может работать на практике ( PERI 3D Construction, PERI, Reuters). ). В то же время ясно: эта технология не решит жилищную проблему за одну ночь и не заменит традиционные виды работ или тщательное градостроительство ( ScienceDirect, Reason.org).

Стоит внимательно следить за развитием событий, с любопытством задавать вопросы и проверять заявления источниками — особенно при громких обещаниях об времени возведения, стоимости и устойчивости. Так можно использовать возможности этого нового метода строительства, не теряя почву под ногами.