Дома на 3d принтере: разбираемся реально ли это

Самые перспективные бизнес идеи

Из всех вышеперечисленных идей можно также выделить ряд наиболее перспективных и прибыльных. Естественно, как и в любом бизнесе, вложения не отобьются моментально, однако при правильном продвижении своей компании, буквально несколько крупных заказов (или даже контракт) могут окупить все затраты.

Печать протезов на 3D-принтере

К сожалению, жизнь непредсказуемая штука. Никогда не знаешь, что случится со здоровьем. Многие люди пострадали в результате аварий или каких-нибудь катастроф и потеряли конечности. Спасают таких людей в повседневной жизни протезы. К несчастью для многих, протезы (а тем более хорошие) очень дорогое удовольствие. 

В данной сфере 3D-принтер может быть невероятно полезным. Он может достаточно быстро создавать протезы из пластика, полимеров и других материалов, причем по доступной для большинства цене. Единственное, что необходимо это купить принтер надлежащего качества и найти специалистов по созданию протезов и их 3D-визуализации.

Печать домов на 3D-принтере

Постройка дома – очень трудоемкий процесс. Помимо этого, он требует больших денежных и временных ресурсов. К сожалению, большинство людей не располагают такой роскошью. Таких людей действительно много и для них может быть интересен вариант постройки дома на 3D-принтере. В России уже существует несколько огромных компаний, производящих домов на 3D-принтерах. 

По сути есть два варианта постройки дома на 3D-принтере:

• Печать стен и их последующая сборка.
• Печать дома целиком на месте.

Разница в цене не велика. Помимо всего прочего, такой вариант постройки дома гораздо быстрее классического. Например, обычную коробку с помощью принтера на основе манипулятора можно возвести всего за каких-то 24 часа.

Производство элайнеров для стоматологических клиник

Огромное количество людей по всему миру пользуются услугами стоматологов и большая их часть пользуются специальными приспособлениями, которые называются элайнерами. Производство таких приспособлений достаточно трудоемкое и требует много времени, однако с помощью 3D-принтера их можно производить персонально для каждого в кратчайшие сроки. Цена же таких элайнеров достаточно велика и в случае приобретения подходящего 3D-принтера, затраты отобьются за 5-7 заказов.

Открытие школы 3D-печати

Направление 3D-печати достаточно обширно. Многие люди все чаще задумываются о том, чтобы начать делать на этом свой бизнес. К сожалению, действительно доступных и качественных курсов 3D-печати с нужным оборудованием и проработанной программой очень мало. По сути, всё что необходимо это купить 3D-принтер и освоить нужную программу для моделирования всего чего душе угодно. Остается дело за малым, научить этому студентов.

Устройства из Нидерландов

Строительный манипулятор 3D ProTo R 3Dp создан в Нидерландах.

Видео:

Видео: 3Д принтер строительный

Видео: 3Д принтер строительный

Цемент выталкивается прототипом устройства со скоростью двести миллиметров в секунду. Диаметр его 6,3 м, а головки печатающей -30 мм. Цементные слои по толщине равны 30мм. Если использовать не одну головку экструзионную, а несколько, то скорость можно довести до 4 тысяч мм/сек.

Ведь в одну системы объединены все этапы — от проектирования до производства.

Рекомендуем:

• Возможности, типы, особенности 3Д-принтеров
• Origami 4Moms — роботизированная коляска: обзор, где купить, цена
• Обзор умных часов Garmin

Интересно не только само устройство, но и применяемый для 3Д принтера материал CyBe MORTAR. Он является бетонным раствором, который разрабатывала этаж е компания и ее партнеры. Состав держат в строгом секрете.

Углекислого газа, как утверждают разработчики, в окружающее пространство выбрасывается намного меньше, чем при традиционном способе, на 32%. Чистый с точки зрения экологии материал, помимо этого, полностью пригоден для переработки.

Принтер предназначен для опалубки, стен, полов и пр.

Показатели:

• Обеспечение программное – CyBe CHYSEL и CyBe ARTISAN;
• Специальный материал — CyBe MORTAR;
• Скорость — 200 мм/с;
• Диапазон – до 2750мм;
• Бетона на метр площади (толщина 40 мм) — 1,5 кг;
• Число осей – 6;
• Вид сети – локальная.

Помимо этого, у него имеется поддержка образовательная и сервисная, в том числе удаленная, и сертификат. Для загрузки составляющих и контролирования процесса достаточно два человека.

Как 3D-принтер печатает дом?

По данным издания The Guardian, для постройки здания использовалась огромная роботизированная рука с соплом, которое выдавливает цемент. Слой за слоем огромный 3D-принтер создал 24 составные части, которые впоследствии были перевезены на нынешнее местоположение жилища. Строителям оставалось всего лишь соединить эти части вместе, а потом установить двери и окна. Использование 3D-принтера позволило быстро создать жилище овальной формы, что достаточно сложная задача для строителей. При ручном строительстве на это мог потребоваться месяц или даже больше, но технология печати позволила завершить строительство всего за 5 дней.

Строительные 3D-принтеры выглядят по-разному. Вот один из них

На фотографиях жилище выглядит небольшим, но сообщается, что площадь дома равна 94 квадратным метрам. На стенах сооружения видны полосы, по которым можно различить каждый слой наложенного 3D-принтером цемента. На самом деле, на снимках конструкция выглядит не такой уж и прочной, как сообщается. В Голландии нередко бушуют ураганы и лично мне интересно — сможет ли такой дом выдержать сильные порывы ветра? В феврале 2020 года на территории страны бушевал ураган «Сиара», который создавал ветра со скоростью до 120 километров в час. Кажется, напечатанное бунгало не смогло бы выдержать такой удар.

Особенности бизнеса. Влияние пандемии и перспективы развития

Интерес к 3D-печати в России возник примерно в 2005 году. Это был прорыв, четвёртая промышленная революция с технологией «быстрого» прототипирования. Соответственно, появились интересные перспективы, которые располагали к открытию бизнеса. 

Основные причины привлекательности 3D-печати две:

1. Возможность скопировать и воспроизвести редкий протопип;
2. Возможность протестировать новый прототип перед запуском серии.

Истории про технологии 3D-печати органов, еды и домов пока даже не вышли из разряда мифов. Я буду говорить о 3D-печати твердотельных изделий из пластика, его различных композитов и металла. Сейчас в России услуг по чистой 3D-печати ничтожно мало.

Если у вас будет дома «оркестр» из 3-5 принтеров, то вы сможете зарабатывать на 3D-печати шестерней и других несложных элементов до 100-200 тысяч рублей в месяц, а еще научитесь делать несколько дел одновременно и спать с любым уровнем шума. Разместите объявления на свободных сайтах этой тематики или «Авито» и принимайте первые заказы.

В таком случае первоначальные инвестиции могут составить около 50-70 тысяч рублей: 40 тысяч рублей на покупку принтера и комплектующих, 5 тысяч рублей на расходный материал-пластик, 10 тысяч рублей на продвижение (размещение объявлений).

Средний клиентский чек мастера с Авито около 1000-3000 рублей за заказ. Изделие выпускается, как правило, слоистое, из дешёвого пластика, могут быть неточности, нагары, шероховатости из-за простоты печатающего оборудования.

Более сложная бизнес-модель — использование нескольких технологий печати, например, FDM/FFF, SLA, DLP, SLS, SLM (фотополимерная печать, печать пластиком, полиамидом, спекание порошка). В основном так работают компании, которые занимаются как продажей 3D-оборудования, так и имеют свои демонстрационные залы и выполняют тестовую печать образцов. 

Мы тоже начинали с проектов, предусматривающих только 3D-печать.

Но мы стремимся к высокому качеству изготавливаемого продукта, и сейчас пришли к выводу, что для изготовления сложных, комплексных, масштабных проектов, по которым к нам обращаются крупные заказчики, требуется сочетание различных технологий, предусматривающих не только 3D-печать, но и литье, фрезеровку, резку, а также высокое мастерство по механической и художественной обработке изделий.

Сейчас у нас есть несколько цехов: цех по печати по FDM-технологии, цех SLA/DLP-технологии, цех фрезеровки и лазерной резки, художественный цех и сборочный.

Такие компании обладают достаточно большими мощностями. Именно они пригодились в пору пандемии, когда мы печатали клапаны для ИВЛ. Была даже попытка печати масок, но вскоре мы отказались от этой идеи. 3D-печать была спасением в быстром производстве комплектующих медицинских аппаратов. 

Кроме того, с точки зрения изготовления креативных вещей, 3D-печать — находка. Большое будущее у тех изобретателей, которые смогли ее освоить, понять все нюансы. А нюансов достаточно много. Сейчас представлено свыше 50 технологий 3D-печати, оборудование постоянно совершенствуется, появляется печать сложными пластиками.

Есть уже бюджетные пластики из карбона, угленаполненный пластик. А обладая еще и смежными технологиями производства, такими как литье, фрезеровка, резка, компании могут произвести из пластика все, что пожелают.

У технологии 3D-печати большие перспективы развития. Единственное, нужно понимать, на какой рынок работать.

С одной стороны, 3D-печать нужна почти в каждой отрасли производства. Например, в машиностроении, строительстве, легкой промышленности для создания прототипов, а иногда и рабочих деталей, в здравоохранении для создания ортезов, прототипов протезов и имплантов, стоматологических моделей, в образовании для развития пространственного мышления, в бытовой сфере для создания сломанных деталей и др.

Несмотря на то, что 3D-печать очень интересна и развивается в России уже лет 15, рынок находится все еще в зачаточном состоянии. Есть очень много мастеров, а настоящих профессионалов можно пересчитать по пальцам.

Советы тем, кто планирует открывать подобный бизнес, особенно в регионах

Совет №1

Наверное, самый главный совет всем, кто хочет развивать бизнес 3D-печати, — сильно ее любить

На протяжении всего нашего развития случались сложные ситуации, в такие моменты важно выполнить обязательства и остаться честными с клиентами и научить этому сотрудников

Рынок очень непростой, потому что цены разные, и клиенты разные, и задачи не похожи одна на другую. К сожалению, не все понимают, что такое 3D-печать. Приходится много заниматься просветительской деятельностью. Если вы это просто не любите или не верите в индустрию, вам будет очень сложно, и, скорее всего, вы закроетесь.

Совет №2

Заранее тщательно продумайте все организационные моменты: определитесь с инвестициями, с организационной структурой. Найдите команду. Продумайте все вопросы бухгалтерии, логистику, если планируете отправлять заказы по России или за рубеж.

Совет №4

Работайте над качеством продукта и над брендом. Тогда клиенты будут обращаться к вам снова и снова.

К нашему сожалению, рынок растет не так быстро, как нам хотелось бы, как это происходит в Европе и за рубежом. Тем не менее, все популярнее становится 3D-печать в регионах. К нам обращаются многие крупные компании из других ближайших к Москве городов.

Если вы планируете заняться 3D-печатью, регион — прекрасное место, где можно закрыть эту нишу территориально, забрать всех средних клиентов и работать на них. Как шутит один из наших руководителей: «Самый лучший вариант сделать бизнес на 3D-печати — организовать обучение, как создавать бизнес на 3D-печати». 

Лидеры рынка 2021

Если говорить об итогах года с коммерческой точки зрения, то, как и ранее, среди производителей в штуках лидирует китайская компания Creality со своим огромным модельным рядом из почти 40 моделей «во главе» с абсолютным бестселлером — принтером Ender-3. В денежном выражении лидером рынка также остается голландский производитель Ultimaker, принтеры которого считаются эталонными по качеству печати и простоте использования. В России последние годы лидером является компания Picaso 3D, которая в прошлом году начала поставки долгожданной новинки – принтера Designer XL Pro. Этот принтер отличает большая область печати и наличие двух экструдеров. Модель сразу стала пользоваться повышенным спросом. Вторым игроком на рынке, как в мире, так и в России, стала в прошлом китайская, а ныне глобальная компания Raise3D, которая выпустила в продажу модель 3D-принтера с двумя независимыми экструдерами Raise3D E2. Система IDEX дает возможность пользователю, с одной стороны, увеличить производительность своего 3D-принтера в два раза за счет наличия двух независимых экструдеров, а, с другой стороны, воспользоваться вторым экструдером для печати растворимых поддержек при создании сложных моделей (подробнее об этой технологии можно почитать в нашем обзоре).

Среди производителей фотополимерных 3D-принтеров в штуках лидирует Phrozen, а вплотную к нему идут Elegoo и Anycubic. Такая ситуация характерна и для России, хотя место не очень известной у нас марки Elegoo занимает исторически популярный брэнд Wanhao. По финансовым показателям лидером остается американская компания FormLabs, принтеры которой работают по технологии SLA (используя лазер для засветки материала), но ее закрытая экосистема с очень дорогими материалами вызывает все больше вопросов у пользователей, тем более что, с точки зрения качества печати, конкуренты из бюджетного сегмента уже нечем не уступают ее моделям. Подробнее о разнице в технологиях можно почитать в нашем обзоре.

Apis Cor, Америка

В прошедшем году реализован проект в Подмосковье — городе Ступино, над которыми работало шесть компаний России и штатовский стартап Apis Cor. Основал ее Никита Чен-Юн-Тай – уроженец России и разработчик данного оборудования.

Чтобы напечатать внутренние перегородки, несущие стены и ограждения, потребовались сутки. Извлекали принтер, используя кран -манипулятор. Слои наращивали, применив аддитивную технологию. В практике России этот дом впервые не собирали из напечатанных деталей, а создавали как целостную конструкцию.

Видео:

Видео: 3Д принтер строительный

Дом по форме достаточно сложный. Выбрали его таковым, чтобы можно было показать возможности инновационного устройства. К этому добавим, что строили его в наиболее холодные месяцы, когда температура опускалась ниже 30 градусов, хотя использовать смесь бетона допускается при нижнем пределе +5 по Цельсию.

Принтер, который помог реализовать проект, по конструкции напоминает небольшой башенный кран, имеющий возможность внутренней и внешней печати здания.

Обошлось отпечатанное здание «под ключ» в 593568 рублей, т.е. стоимость одного метра квадратного составила 16 тысяч рублей. И это при том, что форма сооружения сложная. При простой, например, прямоугольной конфигурации, цена могла бы быть тринадцать тысяч рублей.

Преимущества конструкции:

• Подача и смешивание автоматические;
• Быстрая настройка – до 30 минут. Не требуется готовить площадку. Мусор после приготовления на строительной площадке не остается, поскольку производство является безотходным;
• Широкий выбор конфигурации стен и их толщины
• Прослойка воздуха, образующаяся в камерах стен, позволяет лучше сохранять тепло;
• Погода не оказывает влияния на постройки благодаря специальным материалам, добавляемым в смесь;
• Ниже намного стоимость в сравнении с бетонными аналогами, изготавливаемыми по классической технологи;
• Возможность уплотнения желаемым материалом.

Технические параметры:

• свое обеспечение программное;
• обслуживается 2 работниками;
• площадь — 132 м2;
• используемый материал –геополимер или фибробетон;
• размеры – 4х1,6х1,5 метра;
• все принтера- 2000 кг;
• энергопотребление-8кВт/ч;
• высота, на которую происходит подъем, — 3100 мм;
• суточная производительность в м2 – 100;
• скорость рабочая и холостого хода в минуту– до 10 и 20 мм;
• позиционирование и повтор – соответственно ±0,5 мм и 0,1-0,2мм;
• по всем осям (X, Y, Z) — сервопривод;
• по Х и Y направляющие – профильные прецизионные;
• точность по Z – 0,1-0,2 мм;
• стабилизация горизонтальная автоматическая – инклинометр высокой точности 0.0001 градус;
• выключатели – бесконтактные по всем осям;
• пространственное расположение головки печатающей отслеживается дальномером лазерным и гироскопом;
• пространственная стабилизация – регулятор ПИД.

Дома для бездомных — 38 и 45 кв. м

Icon — американский роботехнический стартап, который занимается 3D-печатью масштабных объектов. Например, вместе с NASA они сконструировали прототип ракетной посадочной площадки, а сейчас планируют проект напечатанной лунной космической станции «Олимпус». Но компания занимается и более приземленными постройками.

Вместе с дизайн-бюро Logan Architecture в 2020 году Icon напечатали шесть домов для бедных. Площадь каждого — 38 кв. м. Для строительства использовали 3D-принтер Vulcan II и специальный бетон. Во всех зданиях есть оборудованная кухня, гостиная, спальня и ванная комната. 3D-квартал возвели на территории уже существующего сообщества для бывших бездомных, где сейчас проживает более двухсот человек.

Фото: Shane Reiner-Roth / The Architect’s Newspaper

В Мексике Icon сотрудничает с New Story — фондом, который собирает пожертвования на строительство безопасного и дешевого жилья для бедного населения. В 2019-м организаторы проекта заявили, что планируют напечатать 50 домов, в каждом из которых будет по две спальни, ванная, кухня и гостиная. Площадь мексиканских домов — 45 кв. м.

Фото: Icon

Поскольку дома, которые печатают на 3D-принтерах, строятся в разы быстрее и дешевле обычных, они могут стать спасением для бездомных.

Нагревание бетонной смеси в 3d принтере

Такой способ называется экструдивным. Небольшой 3d принтер, который использует пластик, имеет в своей головке еще и нагреватель. Он размягчает (расплавляет) твердый пластиковый стержень, подаваемый на печатающую головку принтера. Далее на поверхности изготавливаемой детали он прилипает к предыдущему слою и застывает. И так слой за слоем.

Нагревание можно использовать и при выдавливании бетонной смеси или нагревать током выдавленный бетон, в состав которого входит токопроводящий графитовый порошок. Это позволяет сократить время застывания (схватывания), но при этом снижаются характеристики прочности бетона. При температуре ниже 10 гр.С увеличивается время схватывания и стекание смеси с поверхности.

Но обычно используют добавки, ускоряющие твердение бетона. В продаже их огромное количество, но надо выбирать те, которые используются для торкрет-бетона. Это позволит избежать стекание нанесенного слоя, так как застывание бетона происходит за несколько минут. Качественные и безопасные ускорители твердения получают на основе бесщелочных неорганических соединений — сульфатов и гидроксидов алюминия.

Из импортных можно назвать такие, как MEYCOSA, Delvo Grete (BASF), Sigunit (Sika), Mapequick (Mapei), MCBauchemie,

из отечественных — Реламикс Торкрет (Полипласт), Центрамент Рапид 640 и 650 (Эм-Си Баухеми), Т-Хим (Химмодификатор). Диапазон использования добавки — 2-8% от веса цемента.

Также можно вместо обычного портландцемента  применить глиноземистый цемент, который даже без добавок значительно быстрее застывает и позволяет получить более прочную конструкцию. При этом он значительно дороже: 1 кг стоит от 20 до 35 руб.

Про ускорители твердения бетона уже упоминалось в статьях по изготовлению ваз для цветов и фонтана (см. тут и тут). Но при этом такая высокая скорость застывания бетона была не нужна, поэтому и использовался обычный недорогой ускоритель.

Создание запчастей

Не менее прибыльным способом, как заработать с помощью 3D принтера, может стать изготовление запчастей. Это могут быть детали бытовой техники и электроники, которые практически невозможно встретить в розничной продаже. Изготовленные с помощью 3D-печати элементы будут пользоваться спросом среди владельцев таких устройств, которые смогут не выбрасывать вышедшие из строя приборы, а ремонтировать. Работать в этом случае придется на заказ, потому что заранее предусмотреть, какие запчасти понадобятся, невозможно.

Владелец 3D-принтера может зарабатывать и на изготовлении автомобильных запчастей. Например, сделанных из пластика шестеренок, объемных надписей и эмблем, омывателей фар, корпусов автомагнитол и деталей приборной панели. Чтобы продавать такие детали, придется искать профильные автомобильные сообщества и группы в соцсетях, предлагая свои услуги в соответствующих разделах.

Выбирая принтер для печати таких деталей и запчастей, стоит обратить внимание на модель 3D-принтер XYZPRINTING da Vinci 1.0, купить которую можно всего за 165 000 рублей. Среди особенностей устройства — закрытая камера с рабочим пространством 20х19х20 см, качественная детализация получаемых изделий, использование двух разных материалов одновременно

Модель отлично справляется со сканированием, гравировкой и печатью деталей среднего размера.

Сколько стоит строительство домов с применением 3д-принтера

Указать стоимость строительства здания с использованием 3д-принтера невозможно, поскольку он позволяет строить здания любой конфигурации, создавать архитектурные элементы почти любой сложности, возводить стены любой толщины.

Аналогичное строение из кирпича обойдется как минимум в два раза дороже. Продать напечатанный дом с полной отделкой можно за 16-25 тыс. долларов.

Столь низкую стоимость строительства обеспечивают невысокие цены на материалы и предельно точное их дозирование, а также высокое качество строительства: печать не дает каких-либо отклонений по углам, и впоследствии не приходится ничего «дорабатывать» – все стены, проемы для дверей и окон практически идеально ровные, щелей также нет – стена получается монолитной.

Виды принтеров для архитектурных работ

Используемые в строительстве принтеры представлены следующими видами:

Портальные (XYZ). Представлены рамой с подвижной головкой экструдера. Устройство подачи смеси перемещается по осям XYZ. Высокая точность экструзии обеспечивается шаговыми двигателями. Основное применение оборудование находит при печати отдельных частей зданий и возведении стен, при условии расположения портального принтера внутри строящегося здания. Если площадь объекта соответствует арке экструдера, он сразу печатается целиком.

Дельтовидные. В отличие от портальных установок, головка дельта-принтера может совершать более сложные перемещения, что выражается в создании сложных геометрических фигур. Для фиксации и движения головки используются гибкие рычаги.

Роботизированные. Представлены роботами в виде промышленных манипуляторов, которые снабжены экструдерами. Управляются с помощью компьютера. Располагаются в центре площадки, откуда рука-манипулятор доставляет смесь на требуемый участок.

D-Shape. Относятся к отдельному классу строительного 3Д-оборудования. Вместо раствора здесь используется специальный порошок, который после укладки и уплотнения подвергается пропитке связывающим веществом, подаваемым тем же экструдером.

Видео обзоры с реальной работой принтеров

Среди используемых строительных 3Д принтеров наибольшую известность приобрело оборудование китайских, американских и голландских производителей. Особенности и возможности каждого из них можно узнать из соответствующих видео обзоров.

WinSun (КНР). Лидер среди 3Д принтеров. Габариты оборудования по длине, ширине и высоте соответствуют 150Х10Х6 метров. При печати может использовать строительные отходы, представленные стеклом, сталью, цементом. Дебютировал в 2014 году при возведении десяти жилых домов. По сравнению с традиционным строительством WinSun уменьшает трудозатраты на 80%, расход материалов на 60%, а возводимые объекты обходятся вдвое дешевле. Видео:

Китайская компания Winsun напечатала первую пятиэтажку на 3D принтере

Watch this video on YouTube

Apis Cor (США/Россия). Американская компания прославилась созданием робота-манипулятора, который одинаково хорошо зарекомендовал при внутренних и наружных работах. Оборудование отличается компактностью и мобильностью, а также автоматической системой стабилизации. На установку и запуск принтера уходит не более 30 минут. Эффективен при создании сложных архитектурных форм. Видео:

ЯБ2016 Строительный 3d принтер APIS COR

Watch this video on YouTube

ProTo R 3Dp (Нидерланды). Детище голландской компании CyBe Additive Industries. Отлично справляется с созданием сложных геометрических форм. В качестве расходного материала использует оригинальный раствор CyBe MORTAR, отвердевающий за несколько минут и готовый к вторичной переработке. Выделяется высокой скоростью и экологичностью процесса. Видео:

Как работает CyBe RC 3Dp

Watch this video on YouTube

Не менее интересные проекты представлены французским принтером Batiprint3D, американским DCP и словенским BetAbram.

Причины не дающие заменить панельное строительство домов

Несмотря на ускоренное развитие 3Д строительства, ближайшее время панельные дома, как бюджетный вариант жилья, не утратят актуальности. Не слишком уступая по скорости возведения, панельное строительство независимо от погодных условий. Напечатанный дом требует установки перекрытий. Панельный сразу разделен на комнаты. Кроме этого, аддитивное оборудование по карману далеко не каждой строительной компании.

Явные недостатки любого принтера при масштабном внедрении в постройку домов

Недостатки строительных 3D обосновываются:

• высокой стоимостью;
• чувствительностью к условиям окружающей среды;
• отсутствием единых стандартов.

При возведении жилого дома с помощью 3Д моделирования, необходимо быть готовым к собственноручной прокладке коммуникаций, а также выравниванию и отделке стен.