eCPI
э л е к т р о н н а я   в е р с и я   ж у р н а л а

Строительство с помощью роботов и трехмерных принтеров

На зда­нии EST ор­га­ни­за­ций Empa и Eawag в швей­цар­ском Дю­бен­дор­фе во­семь ка­федр Тех­но­ло­ги­чес­ко­го уни­вер­си­те­та в Цю­ри­хе (ETH) со­вмест­но с эко­но­ми­чес­ки­ми парт­не­ра­ми над­стра­ива­ют трех­э­таж­ный блок под на­зва­ни­ем DFAB House. Это бу­дет пер­вый в ми­ре дом, пол­ностью спро­ек­ти­ро­ван­ный, спла­ни­ро­ван­ный и по­стро­ен­ный с по­мощью циф­ро­вых тех­но­ло­гий.

1/1

Ро­бо­ты, укла­ды­ва­ю­щие кир­пич­ную сте­ну, и трех­мер­ные прин­те­ры, вы­пус­ка­ю­щие опа­луб­ку для меж­э­таж­ных пе­ре­кры­тий, – за по­след­ние го­ды циф­ро­вое про­из­водст­во в ар­хи­тек­ту­ре сде­ла­ло ог­ром­ный ска­чок впе­ред. В рам­ках На­цио­наль­ной на­уч­но-ис­сле­до­ва­тель­ской ини­ци­а­ти­вы (NFS) «Циф­ро­вое про­из­водст­во» ар­хи­тек­то­ры, ма­те­ри­а­ло­ве­ды, ин­же­не­ры-кон­струк­то­ры и эко­ло­ги Уни­вер­си­те­та ETH в Цю­ри­хе объ­еди­ни­ли уси­лия с эко­но­ми­чес­ки­ми парт­не­ра­ми, что­бы во­пло­тить на прак­ти­ке со­здан­ные в ла­бо­ра­то­рии но­вые стро­и­тель­ные тех­но­ло­гии. Стро­и­тельст­во ве­дет­ся на зда­нии NEST, мо­дуль­ном на­уч­но-ис­сле­до­ва­тель­ском про­ек­те, ко­то­рый ор­га­ни­за­ции Empa и Eawag ре­а­ли­зо­ва­ли в сво­ем кам­пу­се в Дю­бен­дор­фе с целью прак­ти­чес­кой ап­ро­ба­ции но­вых стро­и­тель­ных и энер­ге­ти­чес­ких тех­но­ло­гий. NEST – это цент­раль­ная опор­ная кон­струк­ция с тре­мя от­кры­ты­ми плат­фор­ма­ми – так на­зы­ва­е­мы­ми ин­но­ва­ци­он­ны­ми бло­ка­ми. Не­дав­но стар­то­ва­ли стро­и­тель­ные ра­бо­ты DFAB House.

Цифровое проектирование, планирование и строительство

Дом DFAB House не­обы­чен тем, что он не толь­ко спла­ни­ро­ван и спро­ек­ти­ро­ван, но и по-мак­си­му­му по­стро­ен с ис­поль­зо­ва­ни­ем циф­ро­вых тех­но­ло­гий. Цель дан­но­го пи­лот­но­го про­ек­та за­клю­ча­ет­ся в ис­сле­до­ва­нии сте­пе­ни эко­ло­гич­нос­ти и эф­фек­тив­нос­ти при­ме­не­ния циф­ро­вых тех­но­ло­гий в стро­и­тельст­ве, а так­же во­пло­ще­нии бо­лее раз­но­об­раз­но­го по­тен­ци­а­ла ар­хи­тек­тур­но­го оформ­ле­ния. От­дель­ные кон­струк­тив­ные эле­мен­ты со­гла­су­ют­ся друг с дру­гом в про­грам­ме на ба­зе чер­те­жей и из­го­тав­ли­ва­ют­ся на­пря­мую по этим дан­ным, бла­го­да­ря че­му от­па­да­ет не­об­хо­ди­мость в тра­ди­ци­он­ном про­ек­ти­ро­ва­нии. На­чи­ная с 2018 го­да, трех­э­таж­ное зда­ние с по­лез­ной пло­ща­дью 200 кв. м бу­дет слу­жить мес­том ра­бо­ты и про­жи­ва­ния для гос­тей Empa и Eawag, а так­же парт­не­ров NEST.

DFAB1.jpg
Ком­пью­тер­ная ви­зу­а­ли­за­ция до­ма DFAB House на зда­нии NEST Gebäude ор­га­ни­за­ций Empa и Eawag в швей­цар­ском Дю­бен­дор­фе. DFAB House – это пер­вый в ми­ре дом, пол­ностью спро­ек­ти­ро­ван­ный, спла­ни­ро­ван­ный и по­стро­ен­ный с по­мощью циф­ро­вых тех­но­ло­гий. © NCCR Digital Fabrication, 2017

Практическое испытание четырех новых строительных методик

В рам­ках DFAB House впер­вые на прак­ти­ке ре­а­ли­зу­ют­ся че­ты­ре раз­лич­ные стро­и­тель­ные тех­но­ло­гии в ар­хи­тек­тур­ном ис­пол­не­нии. Стро­и­тель­ные ра­бо­ты на­ча­лись с так на­зы­ва­е­мой тех­но­ло­гии Mesh Mould, ко­то­рая в кон­це 2016 го­да бы­ла удос­то­е­на швей­цар­ской тех­но­ло­ги­чес­кой пре­мии. Эта ме­то­ди­ка меж­дис­цип­ли­нар­но­го стро­и­тельст­ва мо­жет в бу­ду­щем су­щест­вен­но пре­об­ра­зить об­лик бе­тон­но­го стро­и­тельст­ва. Цент­раль­ная роль отве­де­на двух­мет­ро­во­му стро­и­тель­но­му ро­бо­ту In situ Fabricator, ко­то­рый, бла­го­да­ря гу­се­нич­но­му хо­ду, мо­жет ав­то­ном­но пе­ре­ме­щать­ся да­же в по­сто­ян­но ме­ня­ю­щих­ся усло­ви­ях. Из­го­тав­ли­ва­е­мая ро­бо­том сталь­ная ре­шет­ка слу­жит как опа­луб­кой, так и ар­ма­ту­рой для бе­то­на. Бла­го­да­ря мел­ко­я­че­ис­той струк­ту­ре ре­шет­ки бе­тон оста­ет­ся внут­ри ре­шет­ки и не вы­те­ка­ет.
В ре­зуль­та­те по­лу­ча­ет­ся не­су­щая сте­на дво­я­кой кри­виз­ны в сти­ле сво­бод­ных ар­хи­тек­тур­но-пла­ни­ро­воч­ных ре­ше­ний. На эти сте­ны укла­ды­ва­ет­ся так на­зы­ва­е­мая пли­та Smart Slab – ста­ти­чес­ки оп­ти­ми­зи­ро­ван­ное и функ­ци­о­наль­но ин­тег­ри­ро­ван­ное пе­ре­кры­тие, для опа­луб­ли­ва­ния ко­то­ро­го ис­сле­до­ва­те­ли ис­поль­зу­ют круп­но­фор­мат­ную трех­мер­ную пе­чать.
Для фа­са­да пер­во­го эта­жа при­ме­ня­ет­ся тех­но­ло­гия Smart Dynamic Casting. Эта ав­то­ма­ти­зи­ро­ван­ная ро­бо­ти­зи­ро­ван­ная тех­но­ло­гия сколь­зя­щей опа­луб­ки по­зво­ля­ет из­го­тав­ли­вать ин­ди­ви­ду­аль­ные фа­сад­ные опо­ры из бе­то­на. Оба верх­них эта­жа с от­дель­ны­ми ком­на­та­ми бу­дут со­бра­ны из де­ре­вян­ных мо­ду­лей, скон­ст­ру­и­ро­ван­ных в ро­бо­ти­зи­ро­ван­ной ла­бо­ра­то­рии де­ре­вян­ных кон­струк­ций при Уни­вер­си­те­те ETH.


Сотрудничество – ключ к успеху

По мне­нию про­фес­со­ра ETH Мат­ти­а­са Ко­ле­ра, ру­ко­во­ди­те­ля ини­ци­а­ти­вы NFS «Циф­ро­вое про­из­водст­во» и ини­ци­а­то­ра про­ек­та до­ма DFAB House, глав­ное в про­ек­те – это раз­но­об­ра­зие ис­поль­зу­е­мых тех­но­ло­гий и ме­то­дик. «В От­ли­чие от про­ек­тов, ис­поль­зу­ю­щих толь­ко од­ну циф­ро­вую стро­и­тель­ную тех­но­ло­гию, как, на­при­мер, до­ма, из­го­тов­лен­ные на трех­мер­ном прин­те­ре, DFAB House объ­еди­ня­ет в се­бе раз­лич­ные циф­ро­вые ме­то­ди­ки стро­и­тельст­ва. Бла­го­да­ря это­му мы мо­жем ис­поль­зо­вать как пре­иму­щест­ва от­дель­ных тех­но­ло­гий, так их си­нер­ги­чес­ких эф­фек­тов, со­зда­вая но­вые ар­хи­тек­тур­ные фор­мы», - по­яс­ня­ет Ко­лер.
Все стро­и­тель­ные ме­то­ды, на­шед­шие от­ра­же­ние в про­ек­те до­ма DFAB House, бы­ли раз­ра­бо­та­ны и изу­че­ны ка­фед­ра­ми ETH в рам­ках ини­ци­а­ти­вы NFS «Циф­ро­вое про­из­водст­во».


То, что в та­кой ко­рот­кий срок эти тех­но­ло­гии на­шли путь на стройп­ло­щад­ку, ста­ло воз­мож­ным, с од­ной сто­ро­ны, бла­го­да­ря спло­чен­ной ра­бо­те пред­ста­ви­те­лей раз­лич­ных дис­цип­лин и, с дру­гой сто­ро­ны, бла­го­да­ря успеш­но­му со­труд­ни­чест­ву пред­ста­ви­те­лей на­уки и про­мыш­лен­нос­ти. «Мы убеж­де­ны, что та­кое со­труд­ни­чест­во вы­год­но для обе­их сто­рон. Все боль­ше швей­цар­ских пред­при­я­тий, на­при­мер ком­па­ния Erne AG Holzbau, ко­то­рая вы­сту­пи­ла ге­не­раль­ным про­ек­ти­ров­щи­ком до­ма DFAB House и при­ни­ма­ла учас­тие в стро­и­тельст­ве ла­бо­ра­то­рии Arch_Tec_Lab в Уни­вер­си­те­те ETH, стре­мят­ся ак­тив­но ис­поль­зо­вать циф­ро­вые воз­мож­нос­ти. Мы с боль­шой ра­достью на­блю­да­ем эти про­цес­сы», - кон­ста­ти­ру­ет Ко­лер.

DFAB2
С по­мощью тех­но­ло­гии сет­ча­той фор­мы Mesh Mould стро­и­тель­ный ро­бот «In situ Fabricator» из­го­тав­ли­ва­ет сталь­ную про­во­лоч­ную ре­шет­ку в на­уч­но-ис­сле­до­ва­тель­ском зда­нии NEST. Тех­но­ло­гия Mesh Mould со­че­та­ет в се­бе функ­ции опа­луб­ки и ар­ма­ту­ры. Про­из­водст­во сте­ны осу­щест­вля­ет­ся в хо­де про­цес­са под пол­ным кон­тро­лем ро­бо­тов. © NCCR Digital Fabrication, 2017

От цифрового строительства к цифровой жизни

Циф­ро­вые тех­но­ло­гии так­же пла­ни­ру­ет­ся ис­поль­зо­вать и пос­ле за­се­ле­ния до­ма DFAB ле­том 2018 го­да. Под ру­ко­водст­вом фир­мы digitalSTROM AG, в со­труд­ни­чест­ве с не­сколь­ки­ми дру­ги­ми швей­цар­ски­ми пред­при­я­ти­я­ми, пла­ни­ру­ет­ся про­тес­ти­ро­вать но­вые ре­ше­ния в об­лас­ти «ум­но­го до­ма» (Smart Home). Речь идет об устройст­вах и сис­те­мах, меж­ду ко­то­ры­ми на­ла­же­на «ум­ная» ком­му­ни­ка­ция и ко­то­рые спо­соб­ны обу­чать­ся. Они управ­ля­ют зда­ни­ем с целью по­вы­ше­ния энер­го­эф­фек­тив­нос­ти и жи­ло­го ком­фор­та.


DFAB2
Про­то­тип до­ма DFAB House в ла­бо­ра­то­рии ро­бо­ти­зи­ро­ван­но­го про­из­водст­ва при Уни­вер­си­те­те ETH в Цю­ри­хе. Он объ­еди­ня­ет в се­бе не­сколь­ко ин­но­ва­ци­он­ных стро­и­тель­ных ме­то­дик, вклю­чая Smart Dynamic Casting (ум­ное ди­на­ми­чес­кое бе­то­ни­ро­ва­ние) для фа­са­дов пер­во­го эта­жа и Mesh Mould (сет­ча­тая фор­ма) для со­зда­ния стен дво­я­кой кри­виз­ны для от­кры­то­го жи­ло­го и ра­бо­че­го прост­ранст­ва. На эти сте­ны укла­ды­ва­ет­ся так на­зы­ва­е­мая пли­та Smart Slab – ста­ти­чес­ки оп­ти­ми­зи­ро­ван­ное и функ­ци­о­наль­но ин­тег­ри­ро­ван­ное пе­ре­кры­тие, для опа­луб­ли­ва­ния ко­то­ро­го ис­сле­до­ва­те­ли ис­поль­зу­ют круп­но­фор­мат­ную трех­мер­ную пе­чать. © NCCR Digital Fabrication, 2017





www.ethz.ch