У Львові вперше в Україні друкують школу на 3D-принтері. Як це відбувається

У Львові в районі Голоско будують першу в Європі школу, надруковану за допомогою 3D-принтера. Новий корпус школи відкриється для відвідування 100 учнів вже у 2024 році. 

Liga.Tech розповідає, у чому переваги такого 3D-будівництва, чи може 3D-принтер використовувати матеріал із зруйнованих будівель та що ще планують найближчим часом будувати за цією технологією в Україні. 

Звідки ідея 

Ідея проєкту виникла у голови гуманітарного фонду Team4UA Жана-Крістофа Боніса під час зустрічі з мером Львова Андрієм Садовим у перші місяці вторгнення. На той момент місто приймало дуже багато переселенців і необхідно було розмістити близько 700 000 осіб з урахуванням того, що вони можуть лишитися у місті.

"Під час зустрічі я згадав про технологію, яка стає дуже популярною у Європі останні п’ять років, та подумав, чому не почати принтувати будинки? Це швидко та економічно вигідно, якщо масштабувати проєкт", – розповідає у коментарі Liga.Tech Жан-Крістоф Боніс.

Далі команда взялась за вивчення технології, міжнародного досвіду та пошуку партнерів, які спеціалізуються на будівельному 3D-друці. Пілотним проєктом стала шкільна будівля, стіни якої зараз вже зведені.

З яких етапів складається будівництво

Будівництво школи складається з п'яти етапів. Перший – влаштування конструкцій бетонних стін  та парапетів будівлі – вже завершено. 

Другий етап – облаштування конструктиву. Це плити перекриття, мурування перегородок, стін та інших конструктивних елементів, покрівельні та фасадні роботи.

Третій етап – це електротехнічні мережі, мережі водопостачання та каналізації, мережі опалення та вентиляції, облаштування котельні; заповнення прорізів будівлі: віконні, фасадних конструкції, двері. Після чого проводиться обладнання інженерних мереж. Зокрема, теплої підлоги в стяжці, мереж систем контролю доступу, підключення магістральних комунікацій, внутрішнє оздоблення стін, стель, підлоги. Останній етап – облаштування територій. 

Фундаменти, тримальний каркас та плита покриття виконані з монолітного залізобетону.

Особлива увага приділялась архітектурній концепції шкільної будівлі та навколишньому благоустрою з урахуванням усіх професійних норм, що встановлені для шкільних споруд, кажуть у фонді. Процес будівництва та використання матеріалів був узгоджений з усіма вимогами, зазначеними у державних будівельних нормах. Не забули й про високі показники енергоефективності будівлі.

Скільки людей залучено до будівництва

Для обслуговування 3D-принтера потрібно п'ять спеціалістів: оператор принтера, технолог для приготування бетонної суміші та три спеціалісти, які допомагали з приготуванням суміші та догляду за бетоном після друку.

Якщо порівнювати зі зведенням стін за технологією монолітного залізобетону, то необхідно було б залучити вдвічі більше спеціалістів, пояснює Жан-Крістоф Боніс. 

У чому переваги технології

Найголовніша перевага цієї технології – швидкість будівництва, кажуть у Team4UA. Стіни невеликого житлового будинку, розрахованого на одну сім’ю можна звести приблизно за 48 годин. 

Наприклад, найбільшу за розміром будівлю у Європі – приміщення для комп'ютерних серверів у Німеччині —  звели за допомогою 3D-друку за 140 годин. Якщо мати декілька принтерів та масштабувати будівництво, можна за швидкий термін відбудувати невеликі поселення або зруйновані квартали, пояснюють у фонді.

"Зараз за допомогою 3D-друку будують дво- та триповерхові будівлі, але вже є принтери, розміри яких дозволяють друкувати будівлі до семи-восьми поверхів, і сподіваємось, що скоро ми матимемо можливість затестити цю технологію та застосувати для майбутньої відбудови зруйнованих регіонів України", – каже Боніс. 

Другою вагомою перевагою 3D-друку є варіативність архітектурних форм, які можуть бути реалізовані принтером. Починаючи з проєктування будівлі архітектором, подальше передавання даних інженеру, що працює з 3D-друком, дозволяє створити модель друку, за якою принтер може надрукувати стіни різноманітної форми. Це відкриває широкі можливості для новаторських архітектурних рішень, які, за умов традиційного будівництва, вимагають значних фінансових вкладень. 

Третя перевага – ефективне використання матеріалів та потенційно нижча вартість порівняно з класичним будівництвом. "Школа, над будівництвом якої ми працюємо, має вищу вартість порівняно зі звичайним будівництвом, оскільки це пілотний проєкт для нашої команди, яка вклала значні зусилля у підготовку та вивчення технології та її практичного застосування в Європі", – розповідає керівник фонду. 

Крім того, команда стикнулася зі зміщенням термінів реалізації проєкту. Початково друк планувався на жовтень минулого року, проте через обстріли та проблеми з електроенергією, це довелося перенести на весну.

Загалом під час масштабування такого типу будівництва потенційно можливо досягти зниження вартості на 10-15% порівняно з традиційним будівництвом, підсумовує наш співрозмовник. 

Безпека будівлі під час війни 

У випадку школи бетон для 3D-друку не використовується як тримальний каркас будівлі. Його призначення – облаштування зовнішніх та внутрішніх стін, хоча має міцність у чотири-пʼять разів більшу за звичайну цегляну стіну. Основний тримальний каркас будівлі виконано з монолітного залізобетону, що відповідає вимогам чинних Державних будівельних норм.

Укриття в молодшій школі не передбачається, оскільки відстань до старшої школи відповідно до ДБН дозволяє використовувати укриття старшої школи.

Про використання перероблених матеріалів

Майже 95% матеріалів використаних для приготування бетонної суміші за технологією 3D-друку були вироблені в Україні. Серед них цемент, наданий компанією Cemark, щебінь, пісок і поліпропіленова фібра. Загалом велика частина матеріалів була вітчизняного походження.

"Щодо іноземних матеріалів, ми використовували спеціальні добавки для бетонної суміші, які надають бетону більшу пластичність для створення різноманітних форм 3D-принтером, а також прискорюють його затвердіння, щоб попередній шар міг витримати навантаження наступного", – кажуть у команді, яка займається проєктом. 

Наразі не використовується бетон зі зруйнованих будівель, оскільки необхідна точна формула і щільність бетонної суміші для процесу друку. Однак розглядається та обговорюється можливість використання матеріалів зі зруйнованих будівель у майбутньому, необов'язково для 3D-друку. 

Що далі 

Будівельний 3D-друк дозволяє зводити не тільки будинки, а й інфраструктурні об’єкти. "Саме зараз наша команда працює над проєктом зведення мосту за допомогою технології 3D-друку в Херсонській області", – розповідає Жан-Крістоф.

Якщо школу вони будували на місці, то з мостом планується інший формат – його друкуватимуть за кордоном або у західній частині України, а далі вже встановлюватимуть готовий міст у Херсоні.