ДОСЛІДЖЕННЯ ВАРІАНТНИХ РІШЕНЬ ОБЛАДНАННЯ ДЛЯ 3D-ДРУКУ БУДІВЕЛЬНИХ ВИРОБІВ

С. В. ШАТОВ; М. В. САВИЦЬКИЙ; О. І. ГОЛУБЧЕНКО; І. М. МАЦЮК; Е. М. ШЛЯХОВ

doi:10.30838/J.BPSACEA.2312.220222.80.836

Автор(и)

С. В. ШАТОВ Придніпровська державна академія будівництва та архітектури, Ukraine
М. В. САВИЦЬКИЙ Придніпровська державна академія будівництва та архітектури, Ukraine
О. І. ГОЛУБЧЕНКО Придніпровська державна академія будівництва та архітектури, Ukraine
І. М. МАЦЮК Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», Ukraine
Е. М. ШЛЯХОВ Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», Ukraine

DOI:

https://doi.org/10.30838/J.BPSACEA.2312.220222.80.836

Ключові слова:

3D-друку будівельних об’єктів; варіанти виконання 3D-принтерів мостового типу; удосконалений 3D-принтер

Анотація

Постановка проблеми. До інноваційних технологій у будівництві належить 3D-друку об’єктів різного призначення. В основі технології 3D-друку лежить принцип пошарового створення твердої моделі. Ця технологія базується на використанні будівельних 3D-принтерів, які за призначенням поділяються на принтери, що друкують будівлю повністю, і принтери, які створюють окремі конструктивні елементи для монтажу об’єктів. За конструкцією 3D-принтери бувають прогінного типу (головним чином у вигляді мостових конструкцій) та з консольним виконанням робочого обладнання у вигляді маніпуляторів. Принтери мостового типу дозволяють отримати більш якісні вироби за рахунок точного позиціювання робочого обладнання, у першу чергу екструдера, яким безпосередньо подається суміш. За короткий час розвитку 3D-друку в будівництві (15…16 років) створено значну кількість різноманітних 3D-принтерів мостового типу, однак відсутні відомості з їх дослідження та порівняльного аналізу характеристик, що дозволить удосконалити їх конструкцію для підвищення якості зведення об’єктів. Мета − порівняльний аналіз характеристик та показників роботи варіантних конструкцій 3D-принтерів мостового типу. Результати дослідження. На підставі аналізу варіантів виконання принтерів розроблено удосконалений 3D-принтер у вигляді мостової конструкції з екструдером із двома вихідними отворами. Це дозволяє значно підвищити продуктивність виготовлення виробів. Висновок. Розглянуто різні типи будівельних 3D-принтерів мостового типу, які мають недоліки та вимагають удосконалення. Розроблено удосконалену конструкцію 3D-принтера, яка забезпечує одночасний друк декількох виробів. Аналіз показників розглянутих варіантів 3D-принтерів показав, що використання удосконаленого принтера дозволить в 1,9…2,7 раза зменшити собівартість виготовлення 1 м3 виробів та в 1,8…2,6 раза зменшити металомісткість порівняно з іншими принтерами.

Посилання

Andriichuk O.V. and Olasiuk P.Ya. Zastosuvannia Tekhnolohii 3D-Druku V Budivnytstvi [Application of 3D printing technology in construction]. Suchasni tekhnolohii ta metody rozrakhunku v budivnytstvi [Modern technologies and methods of calculation in construction]. 2015, iss. 3, pp. 11–18. (in Ukrainian).

Savytskyi M., Airikh Sh., Khalaf I. Z. and oth. Arkhitekturno-konstruktyvno-tekhnolohichna systema 3d-druku budivelnykh obiektiv : kolektyvna monohrafiia za zah. red. d-ra tekhn. nauk, prof. M. Savytskoho [The architectural-constructive-technological system of the construction objects 3D-printing: collective monograph; gen. ed. by prof. M. Savytskyy]. Dnipro: FOP Udovychenko O.M., 2019, 233 p. (in Ukrainian).

Budko A.A. Primenenie 3D-printerov v stroitel'stve, dostoistva i nedostatki technologyi : sbornik nauchnikh trudov [The use of 3D printers in construction, the advantages and disadvantages of technology : coll. of scient. papers]. Krasnoyrsk : Innovation Center for the Development of Education and Science, 2017, pp. 112–119. (in Russian).

Levinskaya A. Stroyka 3D [Building 3D]. URL: URL: https://www.rbc.ru/magazine/2017/06/ 592567559a7947e1bb4b7ea9 (in Russian).

Lytvynenko Yu.M., Ostapenko S.O., Rohozynskyi A.A. and Solonin Yu.M. Ruchna versiia 3D-drukuvannia, [Manual version of 3D printing]. Science and Innovation. 2019, iss. 15 (5), pp. 78−83. URL: http://scinneng.org.ua/sites/default/files/pdf/2019/N5/Lytvynenko.pdf. (in Ukrainian).

Luneva D.A. Primenenie 3D-pechati v stroitelstve i perspective razvitiyi [The use of 3D printing in construction and the prospects for its development]. Vesnik Perskogo nachionalnogo isledovatelskogo universiteta [Bulletin of Perm National Research University]. 2017, iss. 8, no. 1, pp. 90–101. (in Russian).

Savytskyi M., Konoplianyk O., Myslytska A. and Liasota O. Vyznachennia fizyko-mekhanichnykh kharakterystyk betoniv dlia 3D-druku budivelnykh konstruktsii [Determination of physical and mechanical characteristics of concrete for 3D-print building structures]. Visnyk Prydniprovskoi derzhavnoi akademii budivnytsva ta arkhitektury [Bulletin of Prydniprovska State Academy of Civil Engineering and Archicture]. 2020, iss. 2, pp. 59–68. URL: http://visnyk.pgasa.dp.ua/article/view/201966. (in Ukrainian).

Torchin A.O. Perspective ispolzovaniy 3D-printera v stroitelstve [Prospects for using a 3D printer in construction]. Uspechi v chimii I chimscheskoy technologyi [Advances in Chemistry and Chemical Technology]. 2016, iss. XXX, no. 7, pp. 118–120. (in Russian).

Shatov S.V., Savytskyi N.V. and Cаrpushin S.А. Obobchenie innovacionych technologyi 3D-pechati stroitelnich obektov gly razrabotci startapov [Generalization of innovative technologies for 3D printing of building objects for the development of start-ups]. Stroitel'stvo, materialovedenie, mashynostroenie [Construction, Materials Science, Mechanical Engineering]. 2017, iss. 99, pp. 194–200. (in Russian).

Shatov S.V., Savytskyi M.V. and Marchenko I.O. Udoskonalennia obladnannia 3D-druku obiektiv [The improving 3D printing equipment]. Visnyk Prydniprovskoi derzhavnoi akademii budivnytsva ta arkhitektury [Bulletin of Prydniprovska State Academy of Civil Engineering and Archicture]. 2019, iss. 6, pp. 90–101. URL: http://visnyk.pgasa.dp.ua/article/view/192233 (in Ukrainian).

Patent UA no. 144178; published 10.09.2020; bulletin no. 17, 2020, 5 p. (in Ukrainian).

Khoshnevis B. Automated Construction by Contour Crafting-Related Robotics and Information Technologies. Automation in Construction. 2004, vol. 13, iss. 1, pp. 5–19. URL: http://www.sciencedirect.com/ science/article/pii/S0926580503000736

Lipson Н. Fabricated. The New World of 3D Printing. Hod Lipson, Melba Kurman. [Indiana] : Wiley, 2013, 320 p.

Savytskyi N.V., Shatov S.V. and Ozhyshchenko O.A. 3D-printing of build objects. Visnyk Pridniprovskoy dergavnoy akademiy budivnytstva ta architectury [Bulletin of Prydniprovska State Academy of Civil Engineering and Architecture]. 2016, no. 3, pp. 18–26.

Joop de Boer. Which Architect Is Winning The 3D Printing Rat Race? Pop-Up City. 2014, 1 July. URL: http://popupcity.net/which-architect-is-winning-the-3d-printing-rat-race/