Замкнуть круг: аддитивные технологии позволят значительно повысить производительность труда в отрасли
Более 100 участников из 60 организаций, представляющих науку, производственный сектор и бизнес, приняли участие в прошедшей в начале июня в Национальном исследовательском Московском государственном строительном университете (НИУ МГСУ) Второй международной конференции по аддитивному строительному производству «3DMIX-2025: Аддитивные технологии в строительстве».
Открывая состоявшуюся в рамках конференции выставку оборудования для строительной 3D-печати, заместитель министра строительства и ЖКХ РФ Сергей Музыченко прежде всего отметил, что сейчас для строительной отрасли большим вызовом стала необходимость повышения производительности труда. «Без усилий в этом направлении мы придем к тому, что просто физически не сможем развиваться теми темпами, которые набрали. И конечно же, 3D-печать зданий, строений и сооружений, даже малых архитектурных форм — для нас это большая перспектива», — так обозначил замминистра ответ, который должна дать отрасль на современные вызовы.
По его словам, масштабирование такой технологии — единственный на сегодняшний день вариант выхода из ситуации, сложившейся в отрасли с трудовыми ресурсами. «Я уверен: эта задача решаема. И мы здесь не отстаем от наших зарубежных конкурентов, коллег. Поэтому считаю, что такие цели, амбициозные задачи надо ставить и под это разрабатывать программу. Мы как Министерство строительства имеем уже поручение по внедрению технологии «безлюдного» строительства. Мы в этой части в диалоге с Ассоциацией профессионалов аддитивного строительства примем все меры для того, чтобы задачи не просто по внедрению этой технологии — это внедрение уже состоялось, — а по развитию, по масштабированию этой технологии в соответствии с нашей стратегией развития строительной отрасли к 2030 году реализовать уже в миллионах квадратных метров», — заверил Сергей Музыченко.
Горизонты профессии
Повышение производительности труда в строительстве с помощью аддитивных технологий стало одной из главных тем выступления на конференции кандидата технических наук, научного руководителя Научно-исследовательского института строительных материалов и технологий (НИИ СМиТ) НИУ МГСУ Андрея Пустовгара. Из презентации к его докладу следует, что до 80% компаний строительной индустрии развитых стран сталкиваются с нехваткой кадров. В нашей стране дефицит кадров в строительной отрасли составит к 2030 году 400 тыс. специалистов, в связи с чем к этому времени производительность труда в строительстве в России необходимо повысить на 22%. При этом именно строительная 3D-печать бетоном создает значительный потенциал сокращения потребности в рабочей силе на строительных площадках и повышения производительности труда. Кроме того, эта перспективная технология позволяет сокращать материалоемкость строительного производства и развивать возможности проектирования зданий и сооружений.
Андрей Пустовгар отметил, что в строительной печати актуальны разные тренды. В одних странах прежде всего стремятся обеспечить с ее помощью экономию материалов, в других — экологичность. В нашей стране на первый план выходит актуальность дистанционного строительства, которое позволяет обеспечить эффективную, а самое главное, комфортную работу строителей. «Нам нужно перейти на новый уровень, что, собственно, и позволяют сегодняшние аддитивные технологии. Создать образ строителя для молодых людей, которые с удовольствием пойдут туда работать по призванию и по желанию, а не по увещеваниям, что строитель — это почетная профессия. Да, она почетная, но тот, кто работал на стройке, знает еще и какая она сложная», — отметил Андрей Пустовгар.
По его словам, важно заглянуть за горизонт и не относиться к 3D-печати как к некоей игрушке, а увидеть ее место в системе строительства. Он напомнил, что целевая модель цифровизации должна быть замкнута, описывать весь жизненный цикл зданий и сооружений, но пока что стройка представляет собой разорванную цепь, не соединив которую, нельзя получить максимальный эффект от внедрения информационных технологий. И как раз 3D-печать позволяет замкнуть этот круг и сделать внедрение информационного моделирования реально эффективным. «Здесь вы автоматически из информационной модели генерируете G-code для печати на 3D-принтер, тем самым замыкая разомкнутую единую систему, и тогда это становится эффективным», — подчеркнул ученый.
В качестве примера он привел сервис «Витрина проектов ЕГРЗ» Главгосэкспертизы России. «Представьте, находясь где-то во Владивостоке, на Камчатке или на Сахалине, войдя на сайт Главгосэкспертизы, выбрав типовой проект школы, вы скачиваете проект, устанавливаете принтер, на основе местных материалов задаете характеристики, которые должны иметь несущие конструкции, и все, в печать. Да, это выглядит фантастически, но это целеполагание замкнутого процесса строительства», — рассказал Андрей Пустовгар.
Он подчеркнул, что, если к этому не стремиться, то аддитивные технологии превратятся просто в игрушку. Сегодня многие страны осваивают их на основе четко сформулированных программ. В Китае, например, стремятся реализовать эти технологии в промышленном строительстве, и благодаря им скоро на место будущей стройки будут приезжать не многочисленные рабочие, а несколько высококвалифицированных инженеров, которые, быстро возведя предприятие, вернутся на родину. «Это новая технологическая политика Китая, и к 30-му году 30% таких построек должно быть выполнено по аддитивным технологиям. Аналогичная программа принята в США», — сообщил научный руководитель НИИ СМиТ.
Уникальный проект
На конференции были рассмотрены лучшие практики аддитивных технологий в России, среди которых наибольший интерес вызвало строительство общественно-культурного центра «Мелля» в селе Мальбагуш Азнакаевского района Республики Татарстан. Выступивший с докладом о нем руководитель портфеля проектов социального строительства ПАО «Татнефть» имени В. Д. Шашина Алексей Деревянкин сообщил участникам конференции, что это первый в России проект, прошедший государственную экспертизу на строительство здания, напечатанного на 3D-принтере. Площадь этого огромного здания составляет 1,63 тыс. кв. метров, а высота — 10,1 метров (оно выше всех зданий в России, напечатанных таким способом). На одном фундаменте и под одной кровлей был создан уникальный комплекс, включающий в себя библиотеку, многофункциональный концертный зал, фельдшерско-акушерский пункт, спортзал, административный блок с почтой, пожарное депо. «Мелля» станет частью образовательно-культурного кластера в селе, в который войдут также детский сад по программе Монтесорри и школа с биолабораторией и теплицей.
www.tatneft.ru
«Мелля» в переводе с татарского означает «учитель», «просветитель», «носитель знаний». Именно это значение мы вкладываем в созданное пространство. Здесь будут встречаться поколения, передаваться опыт, рождаться идеи. Это инвестиции в развитие территорий, создание возможностей для всех — для жителей старшего поколения, для молодежи, для всех желающих», — считает генеральный директор «Татнефти» Наиль Маганов.
Проект этого уникального здания, инвестором которого стало ПАО «Татнефть», был создан архитектурным бюро PARSEC, разработавшим легко адаптируемое и тиражируемое здание, сочетающее высокую функциональность, технологичность и возможность гибкой подстройки под различные особенности и запросы. В соответствии с концепцией модульного комплекса взаимозаменяемые блоки были объединены центральным ядром-коворкингом. Окна и двери были интегрированы в стены с помощью скрывающих монтажные узлы радиусных ниш. Проектировщики разработали также систему параллельной печати тремя широкоформатными крановыми принтерами с использованием уникальной 3D-печатной смеси на основе волокон мискантуса, что позволило не только придать зданию прочность, но и вдвое сократить расход цемента. Для строительства здания было использовано 440 тонн специальной 3D-печатной смеси, более 6 км композитной арматуры и более 4,2 тыс. кв. метров композитной сетки. Общий объем 3D-печатных стен составил 1 069 кубометров.
www.tatneft.ru
Чему научил «Мелля»
Компания «3Д Арт» начала печатать «Мелля» в мае 2024-го, а через год он был введен в эксплуатацию. Основатель и генеральный директор компании Роман Павленко поделился с участниками конференции своим видением проблем и перспектив полевой строительной 3D-печати. По его мнению, рынок строительной печати в России и за рубежом сейчас на взлете. Причем если два-три года назад в цехах печатались лишь какие-то отдельные объекты, такие как вазоны и скамейки, то к настоящему времени выведено много объектов непосредственно в поле, либо здания и сооружения собраны из элементов, напечатанных в цехах, но они стали гораздо более масштабными, чем прежде. Если эта тенденция сохранится, то через пару лет мы увидим уже совершенно другой рынок. Представления о прекрасном будущем этих технологий сменились основанными на серьезном опыте четкими представлениями о том, как нужно развивать эти технологии, дорабатывать оборудование, какие принимать решения для того, чтобы строительная печать стала простой, массовой и дешевой.
www.tatneft.ru
Размышляя о рисках, возникших при строительстве «Мелля» и других подобных проектов, Роман Павленко сравнил две основные технологии возведения таких зданий — это либо печать так называемых префабов в цехе и последующая сборка их на строительной площадке, либо печать непосредственно на ней. В большинстве случаев предпочтительна печать именно на стройплощадке, где префаб-технология позволяет добиваться лучшего качества. Преимущество печати «в тепличных условиях» нивелируется из-за необходимости последующей транспортировки, сборки, подготовки закладных, ликвидации «мостиков холода» и потенциальных щелей, тщательного выравнивания строительных площадок.
Однако, как и печать в цехе с последующей сборкой больших блоков, «полевая» печать тоже не лишена недостатков, что и проявилось при строительстве «Мелля». Прежде всего речь идет о климатических условиях, в которых осуществляется печать. Так, взявшись за реализацию этого проекта, строители готовились к жаркому лету в Татарстане и очень много сделали для того, чтобы не допустить в солнечные дни повышенной испаряемости бетонной смеси. Но в прошлом году в этом регионе лето выдалось холодное, очень часто лили дожди, и погода была скорее глубоко осенняя, чем летняя.
При этом, как подчеркнул Роман Павленко, несмотря на метаморфозы погоды, нужно стремиться к тому, чтобы печать была непрерывной. Проведенные компанией совместно с МГСУ исследования показывают: несмотря на применение различных материалов, позволяющих увеличить адгезию слоев, если прервать печать и вернуться к ней через смену или через сутки, то слои расползаются. Поэтому печать монолитной конструкции должна производиться непрерывно, каким бы материалом строители ни печатали и чем бы конструкции ни обрабатывали.
Говоря о материалах для 3D-печати, Роман Павленко отметил: для подобной работы больше важны не сами материалы, а их качество, потому что в аддитивном строительстве бетон находится в довольно жестких условиях, и, соответственно, качество смеси, из которой он приготавливается, должно быть идеальным и стабильным.
www.mgsu.ru
Еще одна большая группа риска связана с подбором персонала, потому что фактически компании приходится готовить уникальных специалистов на своих объектах, и в случае, если по каким-то причинам такой специалист из процесса на строительной площадке выбывает, это может привести к простою оборудования. На рынке найти подготовленных специалистов практически невозможно: их очень мало. Но даже среди подготовленных к этой работе специалистов мало тех, кто мог бы делать ее квалифицированно.
В качестве примера Роман Павленко рассказал, что для строительства «Мелля» были подготовлены студенты, которые должны были участвовать в процессе печати; ими укомплектовали шесть бригад для работы в две смены. Однако к концу сезона, когда надо было заканчивать печать, из 30 студентов осталось только 12, на которых, впрочем, можно было уже положиться при возведении объектов любой сложности. Покидали коллектив до окончания реализации проекта и их более старшие товарищи, не желавшие рисковать при работе на высоте, потому что она требует концентрации внимания и в таких условиях трудно следить за качеством печати.
К тому же недоставало исполнительной документации, на традиционной стройке подготавливаемой специалистами, имеющими базовый набор готовых документов и использующими примеры из других проектов; таким образом они могут относительно быстро подготовить документацию, ссылаясь на соответствующие строительные нормы и правила. Но при возведении объекта методом строительной печати оказывается, что специалисты не в состоянии подготовить уникальный документ из-за отсутствия аналогичных проектов и примеров. Специфического подхода требует и разработка программного обеспечения, однако программы для нее применяются примерно те же, что и для печати пластиком и металлом.
Уменьшить количество простоев на строительной площадке мешает и ряд проблем, связанных с оборудованием для печати, подачи и изготовления бетона. С учетом опыта, накопленного за шесть лет, компания «3Д Арт» разработала принтер, прототип которого представят в ближайшее время. Он будет легким, быстро монтироваться и управляться с помощью искусственного интеллекта. Кроме того, Роман Павленко считает, что рынок должен быть обеспечен сборно-разборными быстровозводимыми сооружениями, позволяющими печатать в различных погодных условиях непосредственно на площадке.
Только вперед и только вместе
Участники дискуссии поддержали идею о создании государственной программы по развитию аддитивного строительства. Получила поддержку и тенденция к объединению усилий профессионалов строительной печати с предприятиями нефтегазового комплекса. По этому поводу генеральный директор ГК «Мосстрой-31», руководитель Комитета Российского Союза строителей по инновационным энергоэффективным строительным материалам Шота Хабелашвили сказал, что эту госпрограмму никто не разработает «сверху», за самих участников рынка. Для того, чтобы с ее помощью восстановить новые регионы, необходимо объединить производителей соответствующего оборудования и смесей и обеспечить их продукцией строителей в любой точке России и за рубежом. И нет сомнения в том, что разработанную с этой целью программу поддержат Минпромторг и Минстрой России. По словам Шоты Хабелашвили, в рамках будущей программы «Мосстрой-31» рассчитывает на взаимовыгодное сотрудничество с крупнейшим поставщиком сырья для своей продукции, одним из лидеров нефтехимической отрасли России компанией СИБУР.
Кроме того, как сообщили «Стройгазете» в службе маркетинга и рекламы ГК «Мосстрой-31», с целью развития этой компании в области аддитивного строительства между ГК «Мосстрой-31» и СМиТ НИУ МГСУ заключен договор о создании инновационного энергоэффективного материала для аддитивного строительства/печати. В соответствии с этим договором сейчас разрабатывается уникальная смесь, которая впоследствии позволит строить качественные здания и сооружения, делая их легкими и теплыми. Создать этот новый продукт планируется в июле-августе текущего года.
Генеральный директор ООО «СмартБилдСервис» Михаил Шиленков сообщил, что сегодня в России не больше 10 компаний, производящих строительные 3D-принтеры. Если организовать работу в рамках государственной программы, это было бы очень большим подспорьем для производителей принтеров. «Принтер — это именно та роботизированная система, которая наиболее эффективна, когда она применяется массово, а не единично. Хотя в каких-то авторских проектах это тоже интересно, но все-таки при применении в строительстве сотен, тысяч домов в примерно одинаковых проектах эта технология была бы максимально эффективна», — отметил он.
Сергей МУЗЫЧЕНКО, заместитель министра строительства и ЖКХ РФ:
«Применение новых технологий в строительстве является нашей главной возможностью сохранить и нарастить темпы развития отрасли с учетом существующих вызовов. Аддитивные технологии открывают значительные перспективы в жилищном строительстве, в реализации уникальных архитектурных проектов, в вопросах повышения производительности труда. Выставка демонстрирует высокий потенциал данного направления, а отечественные производители 3D-принтеров и материалов для аддитивного производства находятся на одном уровне с ведущими зарубежными аналогами»