3D-друковані будинки вражають, хоч і потребують стандартизації. Та попри обіцянку створювати недороге житло у великих масштабах, здебільшого вони задовольняють потреби заможних людей.
Спостерігати за тим, як 3D-принтер створює будинок, може бути однією з найбільш медитативних, навіть гіпнотичних, практик. Сам 3D-принтер нагадує реквізит з фантастичної кінокомедії "Люба, я зменшив дітей" (1989), лише у збільшеному розмірі.
Після встановлення на місці невеликою командою з чотирьох осіб — усієї необхідної робочої сили для виготовлення основи, зовнішніх і внутрішніх стін 3D-друкованого будинку — принтер розтягується по всій ширині будинку.
Завдовжки близько 45 футів, розташований на двох 15-футових вежах, наче гігантська штанга, принтер починає роботу з одного кінця, видавлюючи цемент, як пістолет для шпаклювання чи диспенсер морозива, просуваючись до іншого.
Невтомний і ретельний принтер методично наносить шар за шаром зовнішні та внутрішні стіни будинку, друкуючи 150 або більше шарів завтовшки три чверті дюйма здебільшого на висоту до дев'яти футів.
Ознайомитися з процесом можна у цьому відео.
А тепер уявіть будівництво стандартного будинку, яке триває від шести до дванадцяти місяців.
Традиційний процес будівництва починається з укладання бетонної плити, дерев'яного каркаса, проведення сантехніки, електрики, покрівельних робіт, облицювання зовнішніх стін, вентиляції, ізоляції, гіпсокартону або тинькування та, зрештою, внутрішніх робіт.
Лише на встановлення каркаса може піти до двох місяців, а на проведення електрики та сантехніки — ще кілька тижнів.
Натомість 3D-принтер може укласти фундамент і звести всі стіни будинку за неймовірно короткий термін — від тижня до десяти днів, причому сантехніка та електрика вже вбудовані в основу або стіни.
У деяких випадках невеликий двокімнатний будинок може бути завершено за разючі 24 години. Це, безсумнівно, найпродуктивніше зрушення, яке коли-небудь бачило сучасне будівництво.
Також це може стати найкращою новиною для покупців житла та забудовників. За даними іпотечного провайдера Freddie Mac, США терміново потребують щонайменше 3,8 мільйона одиниць житла. Висхідний дефіцит робочої сили та матеріальних ресурсів не полегшує ситуацію.
Враховуючи, що 38 мільйонів американців живуть у бідності, ситуація стає тривожнішою. Щонайменше 7,3 мільйона орендних одиниць доступного житла терміново потрібні людям з дуже низькими доходами.
Однак інвестори не бачать великі прибутки у цій сфері: компанії, що займаються 3D-друком, здебільшого орієнтуються на будівлі високого сегмента ринку.
Формфактор
Icon, піонер 3D-будівництва, у партнерстві із забудовником Lennar побудував будинок на 100 квартир під назвою Wolf Ranch, розташований на пагорбах Джорджтауна, штат Техас.
Ці сучасні, на перший погляд, звичайні будинки з 3-ма або 4-ма спальнями можна придбати безпосередньо на вебсайті Icon, де покупці можуть обрати одне з восьми планувань, перш ніж витратити від 450 000 до 500 000 доларів на свій новий дім.
Однак саме розкішний будинок Icon в стилі mid-century modern під назвою «House Zero» демонструє величезні дизайнерські переваги 3D-друкованих будинків. Його зовнішні стіни вигинаються відповідно до ландшафту, тож мають не лише чудовий вигляд, але й додають будинку міцності.
Їдальні можна перетворити на напівкокони, що миттєво додасть інтимності. Ванні кімнати можна зробити круглими, коридори — хвилястими, стільниці, острівки та меблі можна створювати за бажанням, а простір — зробити відкритим чи закритим залежно від власних вподобань та відчуттів.
Для цього не доведеться викликати мулярів, дизайнерів чи каменярів — 3D-принтер не турбує форма ваших стін. Він збудує будь-що без жодних труднощів.
Окрім того, немає потреби керувати великою бригадою на будівельному майданчику, достатньо лише трьох людей на місці. Така невелика команда збере принтер, завантажить систему автоматизованого проєктування і розрахунку та проконтролює процес друку, стежачи за правильністю утворення шарів.
«House Zero» відображає багато можливостей для гри з формою, дозволивши вам, як майбутньому власнику чи забудовнику, розкрити в собі Гауді та створити щось насправді унікальне.
Чи є це фінансово доречним?
Щоб відповісти на це запитання, достатньо поглянути на вартість робочої сили у порівнянні 3D-друкованих будинків зі звичайними.
За даними авторитетів галузі, таких як All3DP, з чотирма робітниками на місці протягом 10 днів вартість робочої сили у 3D-друкованих будинках на 80% менша, ніж у звичайних, що є величезною економією, враховуючи, що 40% бюджету звичайного будинку складають витрати на робітників.
І це ще не все, адже страхові виплати значно нижчі, оскільки на будівельному майданчику фактично ніхто не перебуває, що означає набагато меншу відповідальність. Також ви можете спокійно будувати свій будинок під час будь-яких пандемій, не хвилюючись, що ціна на деревину зросте втричі.
До того ж у процесі 3D-друку майже немає відходів, оскільки ви друкуєте лише необхідне. І 3D-друк не залежить від хронічного дефіциту кваліфікованих робітників.
За оцінками галузі 3D-друкований будинок зараз може обійтися на 20-30% дешевше.
Генеральний директор Icon стверджує, що бетонна стіна "Zero" обійшлася йому в 150 000 доларів, або в половину того, що вартує встановлення дерев'яного каркаса у традиційному будинку. Весь будинок, очевидно, обійшовся на кілька сотень тисяч доларів дешевше, ніж аналогічна традиційна будівля.
Ще дивовижнішим фактом є те, що сьогодні цей процес коштує лише восьму частину витрат, відколи компанія вперше зайнялася 3D-будівництвом. І це свідчить, що ціни поступово падатимуть, оскільки технологія дешевшає.
Водночас у цій сфері з інакшою бізнес-моделлю працює Mighty Buildings з Окленда, штат Каліфорнія, чий підхід до будівництва трохи відрізняється. Він полягає у використанні 3D-принтера для виготовлення панелей на фабриці поза будівельним майданчиком, а потім складання їх там, де будується будинок.
Перевагою підходу Mighty Building є можливість підлаштувати панелі під різноманітні запити користувачів без необхідності турбуватися про всі проблеми, що можуть виникнути з друком з одного разу на місці.
Якщо ж будівництво велике — як цілий квартал будинків — компанія може звести власну «мікрофабрику» поблизу, щоби скоротити час і витрати на транспортування та логістику панелей.
Житло для вразливих верств населення
Звичайно, майже 40 мільйонів американців, які живуть у бідності, поки що не надто вражені вигадливістю друку вигнутих стін або ефективністю ланцюжка постачання.
Згідно з останніми дослідженнями, США стабільно мають найвищий і найглибший рівень бідності серед індустріально розвинених країн. Небезпечне житло займає значну частину цієї картини, але досі не було жодної масштабної ініціативи з 3D-друку, яка допомогла б розв'язати цю проблему.
Саме в цій сфері 3D-друк здатен виконати свою справжню місію. Компанія Icon дослідила це питання у своєму проєкті Echale, який мав на меті забезпечити дешевим житлом економічно знедолену громаду в Табаско у Мексиці.
Результати вразили: усі будинки площею 500 квадратних футів, обладнані двома спальнями та однією ванною, з вбудованою решіткою для покращення повітрообміну у спекотному кліматі, були надруковані за 24 години.
Однак найвидатнішим прикладом доступного житла варто назвати BioHome, надрукований Центром передових конструкцій і композитів Університету Мену (ASCC).
BioHome народився завдяки незвичному союзу між університетом і місцевою владою, а також під керівництвом штату, який усвідомив, що стримувальним фактором розвитку економіки може бути те, що 60% найбільш вразливого сегмента його населення — орендарів з низькими доходами — витрачають понад половину свого доходу на житло.
Результатом спільних зусиль став прототип площею 600 квадратних футів, який може стати прикладом для всієї країни. Він був надрукований у вигляді чотирьох модулів, з'єднаний на місці за півдня і підключений електриком за кілька годин.
Хоча зовнішній вигляд будинку не вражає, інженерія, вкладена в нього, абсолютно унікальна. BioHome використовує відходи деревини з лісопилень — 1,2 мільйона тонн яких доступні — у поєднанні з кукурудзяним сполучним матеріалом, що робить будинок на 100% придатним для вторинного перероблення та надзвичайно дешевим.
Він також оснащений рядом теплових, структурних та екологічних датчиків, розташованих навколо будинку, для спостерігання його роботи під час холодних зим Мену, щоби майбутні дизайни можна було вдосконалити.
Проблеми будівництва
Окрім безпосередньої допомоги бездомним і бідним за допомогою швидких рішень, 3D-друковані будинки можуть зарекомендувати себе і в майбутньому. Зважаючи на виклики, пов’язані зі зміною клімату, використання екологічно чистих, переробних матеріалів замість дерева та бетону стане невідворотним.
За даними Програми ООН з навколишнього середовища сьогодні будівлі відповідальні за приголомшливі 40% викидів вуглецю у всьому світі. До 8% викидів припадає лише на виробництво цементу для цих будівель, а решта — на їх експлуатацію протягом року.
Іншими словами, найменше нам потрібне ще більше використання цементу. Кожна компанія у сфері 3D-будівництві рекламує свою спеціальну суміш.
Icon використовує запатентовану суміш під назвою lavacrete, яка, як стверджує компанія, є набагато міцнішою, ніж звичайний бетон. Легкий кам'яний матеріал Mighty Building має в чотири рази більшу міцність на розрив і вигин, ніж бетон, на 30% легший і на 60% складається з компонентів, отриманих з екологічно чистої чи переробленої сировини.
Проте ці суміші все ще містять цемент і потребують термінового переходу на повністю сприятливі для клімату матеріали, щоби стати еталоном майбутнього.
Однією з новаторських спроб відмовитися від цементу став приголомшливий 3D-друкований будинок, побудований з глини фірмою Wasp у відповідь на загрозливу кліматичну ситуацію.
І кожен проєкт може похвалитися величезним збільшенням міцності конструкції та ізоляційної здатності завдяки їхньому запатентованому матеріалу.
Проблема полягає в тому, що в більшості випадків заяви компаній поки не підтверджено незалежними експертами. До того ж і забудовникам, і покупцям житла доведеться заглиблюватися в будівельні норми своєї місцевості, щоб переконатися, що їхній конкретний будівельний матеріал відповідає цим нормам.
Це також створюватиме проблему стандартизації для всіх сторін, поки не буде розроблено абсолютно нової нормативної бази за широкої участі усіх зацікавлених.
«Технологія ще не достатньо зріла чи поширена», — написав дослідник Агентства з охорони навколишнього середовища Малікарджуна Надагуда в електронному листі до Yahoo News. — «Не існує жодних кодексів чи стандартів, що стосуються виробників чи специфікацій, і дуже мало професіоналів у галузі дизайну знають, як їх розробляти, специфікувати та закуповувати для комерційних клієнтів».
І, нарешті, перш ніж 3D-друк буде визнано майбутнім будівництва, потрібно відповісти на найважливіше питання про те, як ми живемо.
Існує широкий світовий консенсус щодо того, що майбутнє житла буде вертикальним, а не вічною експансією в сільську місцевість.
Експерти одностайні, що вищі будівлі, які ефективніше використовують простір і потребують менше допоміжної інфраструктури, повинні стати пріоритетом, а не витрачати мільйони на розвиток передмість, які постійно розширюються і потребують розгалужених мереж водо-, електро- та дорожнього сполучення.
Допоки проєкти 3D-друкованих будинків не задовольнятимуть потреби тих, хто відчайдушно прагне гідного життя, а також не почнуть розробляти відповідні галузеві стандарти, вони здебільшого залишатимуться новим рішенням для тих, хто насправді його не потребує.
