Строй Принт

Cозвездие, 2015

Строй Принт Система послойного прототипирования

физических объектов

Пролог

Как выглядит современный дом мечты?

Его архитектурные решения должны соответствовать динамично развивающимся технологиям, а выполнен он должен быть из современных энергоэффективных материалов. Вот только для осуществления мечты требуются значительные капиталовложения. Это обусловлено большой стоимостью проектно-строительных работ, привлечением большого кол-ва строителей и специалистов различных сфер и квалификаций, высокой конечной стоимостью материала. А само строительство может затянуться на несколько лет. Поэтому мечта часто так и остается мечтой.

«Контурное строительство» — инновационная технология в строительстве, позволяющая без ущерба для эксплуатационных качеств конечной продукции автоматизировать самый трудоемкий этап строительства — возведение несущих и ограждающих конструкций, и в потенциале прокладку инженерных сетей, отделочные работы. (Википедия)

Технология послойного создания физических объектов является универсальной для создания большого количества окружающих нас предметов. Применяя те или иные материалы, можно изготавливать объекты по заданной 3D модели. Технология позволяет избежать множества привычных операций по созданию конечного продукта, значительно снижая стоимость работ и материалов, а дизайнеру позволяет напрямую осущес-твлять свои идеи.

Объединение технологий

Более 2000 лет назад человек научился

работать со строительными смесями на основе цемента, и все эти годы совершенствовал состав и технологию производства материалов, оттачивал основы монолитного строительства.

Почти 40 лет прошло с момента появления первых ЧПУ станков и систем, управляющих механическим инструмен-том с помощью компьютера.

Более 20 лет назад были созданы первые 3D- принтеры, позволяющие послойно формировать необходимый объект.

Особенности развития направления

Данный проект подразумевает производство прототипа для 3D-печати и создания ряда технологий по работе с различными материалами. Прототип является технически завершенным устройством и после испытаний и апробации возможно мелкосерийное производство и вывод на рынок, формируя сегмент крупномасштабной 3D-печатающей техники.

Основной направленностью проекта является исследовательская работа в области систем прототипирования, отработке алгоритмов построения тел и тестирование различных материалов. Конечной целью представляется создание линейки полномасштабных систем для создания строений любых назначений.

Развитие данного направления может в корне перевернуть сложившиеся устои в строительной сфере, позволяя создавать сложные архитектурные сооружения в кратчайший срок и с минимальными затратами.

На базе построенной серии прототипов предполагается провести ряд испытаний по работе с различными быстро-сохнущими композитными мате-риалами в качестве печатной основы.

Данный проект является логическим продолжением исследований, проектных работ и ряда опытов и испытаний, проводимых командой Созвездие с 2010 года.

Будущее - Полномасштабное прототипирование зданий

Основные достоинства технологии в индустрии:

Сокращение затрат на строительство на 50-70%

Безграничные возможности дизайна

Значительное сокращение времени общестроительных работ

Стабильное высокое качество создаваемых конструкций

Простота проектирования и закладывания всех полостей для инженерных систем

Возможность выполнения качественной системы вентиляции в каждом строительном проекте

Возможность выполнения внутренних контуров воздушного отопления

Выполнение работ без нарушение прилегающей экосистемы

Отсутствие мусора и остатков строительных материалов

Низкобюджетное строительство

Данная технология особенно экономически эффективна при массовой застройке, например целых поселков. На постройку одного дома уходит несколько десятков часов, причем каждый дом может быть построен по собственному, индивидуальному проекту.

Технология может с успехом использоваться для создания большого объема жилья для беженцев, для реализации социальных программ по обеспечению жильем различных категорий граждан (молодые семьи, нуждающиеся, малоимущие, многодетные семьи, переселенцы из ветхого и аварийного жилья и пр.), для оперативного решения вопроса восстановления жилья после чрезвычайных бедствий.

Открываются возможности создания жилых и подсобных помещений в сложных условиях (например Сибирь), а так же в условиях невозможности доступа строительной техники.

Предполагаемые этапы развития проекта

1 • Создание прототипа

2 • Защита накопленной интеллектуальной собственности по прототипу и технологиям

3 • Создание Интернет-ресурса, направленного на популяризацию технологии

4 • Развитие и модернизация прототипа, On-line продажа и обслуживание систем

5 • Расширение прототипа до максимальных технических параметров

6 • Проектирование и производство полномасштабной строительной системы

Возможности применения технологии в строительстве

• Индивидуальное строительство • Низкобюджетное строительство • Объекты технического назначения • Многоэтажное и высотное строительство • Изготовление компонентов и модулей с последующей сборкой

7 • Защита накопленной интеллектуальной собственности

8 • Освоение рынка строительства методом 3d-печати

Конкуренты

На настоящий момент подобные разработки в данном направление ведут несколько крупнейших институтов зарубежных стран. На территории России аналогичных подобных разработок не выявлено.

На протяжении последних 5 лет мы тщательно следим за динамикой развития данной области и за достижениями конкретных коллективов.

Название: ANISH KAPOOR (Concrete printing)

Материал: цемент Страна: Англия Применение: скульптуры Стадия: исследования

Название: «FabClay» Материал: глина Страна: Сербия, Колумбия,

Иран Применение: скульптуры,

дома бюджетные

Стадия: исследования

Конкуренты

Название: WASP Материал: глина Страна: Италия Применение: дома в странах 3

мира, дизайн Стадия: исследования

Название: The WinSun Decoration Design Engineering Co.

Материалы: Строительные отходы

Страна: Китай Применение: строительство

домов Стадия: можно заказать

простое бунгало за $ 5000 , не подходит для нашего климата

Название: D-shape Материал: песок

(искусственный мрамор)

Страна: Англия Применение: скульптуры, дома

в странах 3 мира Стадия: исследования

Создаваемый прототип

Нашей компанией разрабатывается и готовится к производству прототип крупногабаритного 3d принтера. Он предназначен для послойного построения внутри себя твердого тела из одного или нескольких компонентов в соответствии с компьютерной 3D моделью. В качестве рабочего материала, система может использовать любое вещество, загруженное в смеситель. Управление системой осуществляется с помощью ноутбука или планшета. Одним из ключевых параметров является возможность масштабирования системы, в допустимых пределах наращивая внутренние фермы. Основой системы является фермовая алюминиевая рама, на которую крепится все прочее оборудование и линейные направляющие. С внешней стороны рама может быть закрыта пластиковыми панелями. Блок управления крепится непосредственно на раме.

Технические характеристики (в минимальном комплекте):

Габариты: 2150х2100х3350 мм

Электроприводы: шаговые, 7шт

Система позиционирования: портальная

ПО управления: Mach

Точность: 0,5 мм

Напряжение питания: 220 В

Вес: 300 кг

Принцип работы

Состав системы: 1 Разборная алюминиевая рама. 2 Встроенный блок системы управления, на основе ПК и модулей управления приводами. 3 Система перемещения печатающей головки. 4 Печатающая головка. 5 Конечное изделие. 6 Система промывки головки. 7 Емкость для сбора жидкости после промывки. 8 Смеситель. 9 Заготовка рабочей смеси.

Основа перемещения печатающей головки близка к конструкции современных 3D принтеров. Прототип может быть просто установлен на ровную поверхность или закреплен на ней. Печать может осуществляться как на поверхности, на которой он установлен, так и на передвижном основании, таком как поддоны или паллеты.

Печать осуществляется посредством выдавливания рабочего материала через головку, которая перемещается в пределах рабочего объема принтера. Перемещение осуществляется портальной алюминиевой системой, приводимой в движение шаговыми двигателями. Мозговой частью системы является встроенный компьютер, управлять которым оператор может по сети либо со встроенных органов управления.

По мере работы оператору необходимо добавлять смесь для рабочего материала в смеситель.

По окончанию работы, созданная модель извлекается из принтера, либо перемещается сам принтер.

1

2

3

4

5 6 7 8 9

Инновации Система

Управления на основе силовых контроллеров собственной

разработки компании «Созвездие»

Возможность масштабирования

Универсальная сборная фермовая конструкция

из алюминия

Многофункциональная печатающая головка

Универсальная система подачи материала

Рамы треугольного сечения,

позволяющие получить максимальную эффективность

рабочего пространства

Система промывки печатающей головки

Ключевые исследуемые технологии

Создание технологии печати ячеек жилого и хозяйственного назначения минимальной площади

Создание технологии многоуровневого крепления ячеек на металлическом скелете, образуя многоэтажные строения

Отопление, теплый пол, возможность создавать отопительных печей и каминов , разводить приточную и отточную вентиляции.

Отработка технологии создание купольной крыши для малоэтажного строительства, и полноценных купольных и полусферических эко-домов

Формирование структуры стены, достижение оптимальных прочностных характеристик и уровня тепло- и звуо- изоляции

Проработка технологии закладки полостей под инженерные системы

Возможности работы с материалом

В качестве устройства подачи смеси проект подразумевает использование доработанных серийно выпускаемых смесителей, применяемых для строительных и отделочных работ. Данные устройства выпускаются рядом производителей и являются универсальным и надежным устройством для перемешивания вещества и проталкивания по шлангу на небольшие расстояния. Система позволяет использовать любой материал с характеристиками вязкости/текучести в заданных значениях. В зависимости от параметров печатающей головки материал послойно образует объект печати.

Благодаря модулю промывки, печатающая головка всегда остается чистой. Система устанавливается в месте парковки головки, и рассчитана на промывку водой под давлением узлов головки и рабочих шлангов.

Максимальная рабочая область. В минимальном варианте : 2050х1100х1400 мм В расширенном варианте: 3450х2500х2800 мм

Применяемый материал. Технология печати

Система спроектирована для одновременной работы с 2-я различными материалами. При использовании второго материала, необходимо подключение дополнительного смесителя. В дальнейшем планируется расширить это количество.

Нити стекловолокна выполняют функцию армирования

смеси. По большему кол-ву характеристик бетон,

армированный стекловолокном, не уступает железобетону.

Технологии вспенивания предполагает вспенивание смеси на основе цемента, или же введение в такую смесь наполнителя с низкой теплопроводностью. В результате получаются различные композитные материалы, схожие по свойствам с пено- и газобетоном.

Композитные материалы. С помощью сочетания компонентов и добавок можно получать материалы с необходимыми характеристиками плотности, теплопроводности и прочности материала. Добавление современных отвердителей позволяет свести к минимуму время схватывания слоя.

Конструктивные особенности

Прототип печатает внутри себя заданную 3д модель из необходимого материала. Готовое изделие можно извлечь с торцевой стороны, предварительно ее демонтировав (возможна эксплуатация без части нижних перемычек), либо путем подъема принтера краном/манипулятором.

В минимальной сборке прототип расчитан на крепление и перевозку на борту автомобиля ГАЗель. Это позволяет перемещать платформу в собранном виде, например на выставки или презентации. Автономное передвижение позволяет организовать мобильную печатную лабораторию, и может быть использовано в ряде направлений, например создания в городе скульптур арт-объектов.

Одним из главных компонентов системы является экструзионная печатающая головка. Она позволяет укладывать заданными слоями поступающую на нее композитную смесь. Благодаря изменению геометрии сопла можно формировать необходимые характеристики объекта. Головка рассчитана на установку дополнительного оборудования, такого как сканеры и устройства принудительной сушки

Технология масштабируемости

Конструктивные особен- ности данного проекта подразумевают возмож- ность масштабирования. Собранная рама закрывается панелями из листового пла- стика. При необходимости конструкция может иметь глухие или прозрачные стенки.

Особенности рамной конструкции прототипа. Легкая сборно-разборная рама имеет болтовое соединение, и состоит всего из двух элементов: прямой и угловой фермы. При транспортировке в разобранном состоянии, все части прототипа занимают объем всего 6м3. Монтаж и запуск способна выполнить бригада из 2х человек.

Коммерческие возможности применения прототипа

Отработка технологий и принципов полномасштабной печати домов и сооружений Материалы: композитные смеси на основе цемента армированные стекловолокном Производство корпусной и мягкой мебели Материалы: композитные материалы на основе древесных опилок, вспененный полеуретан Создание матриц и форм для последующего производства крупных мелкосерийных продуктов Материалы: композитные смеси на основе гипса Материализация 3D скульптур и арт-объектов Материалы: композитные смеси на основе гипса Создание скульптур из льда из снега Материал: вода, вспениватели Макетирование строений и технических изделий Материалы: композитные смеси

Перспективы коммерциализации прототипа

С технической точки, проект подразумевает создание не только прототипа, но и комплекта оснастки для упрощения мелкосерийного производства.

Данный прототип является развитием технологии персональной печати. Устройство способно заинтересовать научно-исследовательские коллективы, чья деятельность связана с прототипированием или 3D технологиями. Универсальность программного обеспечения и множество 3D моделей в интернете открывают возможности создания целого производства и бизнеса на базе системы. Для людей творчества – данная система может послужить новым средством самореализации.

Стратегия коммерческой реализации направлена на формирование базы комплектующих и модулей. Из них, в зависимости от требуемой модели, формируется комплект.

В качестве одного из опорных пунктов в коммерциализации проекта, мы планируем создание интернет портала, являющегося системой формирования заказа и дальнейшего сопровождения устройства и напечатанных объектов.

Начиная с первых этапов реализации проекта, планируется активное привлечение к участию молодежь, популяризуя направление и организовывая различные соревновательные этапы.

Наша команда

Руководитель: Леушкин Владимир

Штат: 8 человек

Отдел программного обеспечения

Отдел аппаратного обеспечения

Руководитель: Корнеев Владимир

Штат: 4 человека

Маркетинг и документооборот

Руководитель: Лаврикова Татьяна Штат: 4 человека

Виталий Савельев, директор Голь Станислав, технический директор

Опыт работы в 3D прототипировании

Система 3D позиционирования собственной разработки

Привод: шаговые двигатели Количество приводов: 5 Используемое ПО: Mach 3 Система позиционирования: портальная Размер рабочей зоны: 150х250х30 см Точность позиционирования: 0,5 мм

BZT-PF1000 HIGH-Z S-720/T

Multicut SHP1530 KUKA youBot 3D принтер mBot

Привод: шаговые двигатели Количество приводов: 5 Используемое ПО: Mach 3




Привод: сервоприводы Количество приводов: 5 Используемое ПО: Mach 3


3D принтер ProJetHD3500

Наши лаборатории, стадия проекта:

Лаборатории механообработки,

опытное производство

Лаборатория по композитным материалам

2 лаборатории, базирование: • Бизнес-инкубатор РГРТУ • Опытный завод РГСХУ

Назначение: изготовление опытных образцов и мелкосерийное производство

1 лаборатория, базирование: • Завод СПЛАВ Назначение: изучение свойств композитных материалов, создание и тестирование различных смесей

Наши партнеры:

Завод Техноплекс

Открыт в Рязани в 2009 году,

входит в группу ТехноНиколь.

Производит целую линии

современных строительно-

отделочных материалов.

Серебрянский цементный

завод

Открыт в Рязанской области

в 2012 году. Производит

смеси на основе цемента,

являющиеся основой

печатного материала.

Рязанский опытный завод

Полный комплекс

разработки и внедрения

линий механизации.

Многолетний опыт высоко-

квалифицированных

инженеров и специалистов.

За годы работы в инженерной и строительной сфере, нашей командой

накоплен опыт взаимодействия с крупными предприятиями нашего региона

по специфике данного проекта

Север

Строительная организация,

работающая на Рязанском

рынке с 2010 года. Имеет

богатый опыт работы с

различными строительными

технологиями.

ЖБИ 5

Производство изделий из

бетона для использования в

строительстве . Большой

опыт в проектировании и

изготовлении монолитных

ж/б изделий.

РГРТУ

Один из ведущих технических

вузов страны, готовящий

специалистов в сфере

радиоэлектроники,

информационно-

телекоммуникационных

технологий.

IT

Охватываемые проектом направления

• Чистые строительные технологии (минимальное загрязнение в зоне строительных работ позволяют создавать постройки в любой природной зоне, не нанося вред окружающей эко-системе)

• Система точного позиционирования с обратной связью

• Разработка вспомогательных устройств и механизмов

• Модульная система развития и усовершенствования всех узлов и компонентов системы

• Алгоритмы остановки и возобновления печати, благодаря обратной связи основанной на 3D сканировании.

• Создание технологии высокоскоростного низкобюджетного строительства с помощью технологии 3D печати

• Технология закладывания полостей под инженерные сети

• Технология создания воздушных каналов для вентиляции и обогрева помещения

Инженерно-строительный

сектор

Мехатроника

Экология

• ПО для работы с 3D моделями • ПО для работы с принтером • Алгоритмы для работы с базовыми

архитектурными решениями. • Электронная база паспортов для всех

строительных объектов • Online платформа по продаже и

обслуживанию печатных систем и компонентов

• Создание энергоэффективного жилища

• Возможность работы с вторично переработанным сырьем

Спасибо за внимание!

ООО «Созвездие»

тел/факс: 8(4912)511-686

Руководитель проекта:

Савельев Виталий

+7 910 5066999

е-mail: [email protected]

Мы приглашаем партнеров, специалистов и инвесторов для совместного развития проекта

Информация, содержащаяся в данном документе, является конфиденциальной и запрещена для копирования и публикации в массовых источниках без согласования с авторами

Technology

Строй Принт