Интервью:д-р Ричард Басвелл из Университета Лафборо

Университет Лафборо уже более десяти лет является лидером в создании аддитивного производства в строительном секторе. Школа гражданского строительства и строительства получила признание благодаря своему инновационному процессу 3D-печати бетоном и тесно сотрудничает с лидерами отрасли, такими как Skanska и Центр производственных технологий, чтобы сделать его жизнеспособным инструментом для широкого спектра строительных приложений.

RP Platform посчастливилось сесть вместе с доктором Ричардом Басвеллом, чтобы обсудить передовые исследования, проводимые в Лафборо, задачу внедрения новой технологии в консервативную отрасль и роль AM в более широком движении к автоматизации во всем секторе.

Как вы изначально заинтересовались 3D-печатью?

Мой опыт работы в области энергоэффективности. Именно в этом я защитил докторскую диссертацию, но в то время между нашими отделами гражданского строительства и машиностроения велись разговоры об аддитивном производстве, что вызвало у меня интерес, и с тех пор я был вовлечен.

Расскажите подробнее о некоторых исследованиях, которые вы проводите в области 3D-печати в Лафборо в настоящее время…

Мы провели ряд предварительных исследований вокруг идеи аддитивного производства еще в 2004 году, но только в 2006 году мы получили наш первый крупный грант. Совет по исследованиям в области инженерных и физических наук (EPSRC) инициировал общенациональную инициативу по созданию инновационных производственных центров передового опыта, и Лафборо был одним из них. Это дало нам платформу для продвижения работы «голубого неба», которая, конечно же, заключалась в следующем:«Можем ли мы использовать аддитивное производство в строительстве?»

Это был открытый вопрос. Что бы мы печатали? Как бы мы это напечатали? Ни одного из этих ответов не было. В 2011 году мы разработали нашу конкретную технологию 3D-печати, а затем в последующие годы мы пытались коммерциализировать ее, работая с такими людьми, как Hyundai и (в последнее время) Skanska, чтобы продвигать эту технологию.

У нас возникла идея, и мы доказали ее жизнеспособность в лаборатории, но если у нее есть основания, ее нужно продвигать на промышленную арену.

Как вы пришли к 3D-печати бетона по сравнению с другими материалами?

Это хороший вопрос. Все сводится к функциональности компонентов, которые вы хотите создать. Мы создаем здания из стекла, стали, дерева, гипса, бетона и глины. Есть очень веские причины, по которым мы используем эти материалы. Как правило, они поступают в основном из местных источников (особенно из глины и бетона), они очень прочные и долговечные, и отрасль их понимает. Если вы собираетесь производить что-то, что станет частью здания, оно должно в корне соответствовать своему назначению. Строительство - это отрасль с очень низкой рентабельностью. Пара процентов прибыли типичны для больших компаний, поэтому вы не собираетесь использовать экзотические материалы космической эры для большинства зданий. Вы хотите использовать относительно недорогие, легкодоступные и подходящие по назначению материалы.

У нас было много дискуссий по этому поводу; Какие из доступных материалов вы могли бы применить для аддитивного производства? Глина, конечно. С другой стороны, когда вы говорите о стальных балках и фермах, есть причины, по которым мы делаем такие вещи знакомыми методами. Спекание металла со сталью - это высокоэнергетический процесс, и вы также должны учитывать все затраты на подготовку материалов, так что это не очевидный выбор для строительства.

Когда дело доходит до бетона, это действительно хороший материал. Если у нас есть однородная, хорошо уплотненная смесь - независимо от того, отлита она или напечатана - мы более или менее знаем, как она будет работать. Мы знаем, что можем усилить его, чтобы получить способность к изгибу, и, вместе с тем, было проделано много работы по напылению бетона, который является старым родственником 3D-печати бетона.

Мой коллега, профессор Саймон Остин, который участвовал в этой работе, всю свою карьеру занимался изучением напыляемого бетона для ремонта. В случае мостов, например, бетон под ними иногда отрывается, и вы можете видеть арматуру. Вы можете нанести на него бетон, чтобы отремонтировать. В Лафборо было проделано много работы по реологии [изучению потока вещества] этих смесей, так что это казалось естественным продолжением перехода от распыления бетона к его экструзии.

Все сводится к тому, что у нас есть хороший материал, который отрасль знает и понимает. Мы кое-что знаем о реологии и о том, как заставить ее делать то, что мы хотим, и как только вы экструдируете ее, вы можете разместить ее в трех измерениях. Это казалось разумным шагом.

Каковы были результаты с тех пор?

Идея 3D-печати бетоном набирает обороты. В настоящее время в мире реализуется 30-40 проектов в этой области. Многие из них обращаются к экструзии и возведению вертикальных стен на месте, тогда как изначально мы рассматривали создание компонентов, которые собираются в здания. В целом, интерес во всем мире очень высок. В настоящее время промышленность наблюдает за технологиями - просто понимая, куда они могут пойти и каковы их возможности.

Я не думаю, что существует четко определенный рынок. Есть все эти разные идеи (например, люди рассматривают возможность печати недорогого жилья), но мы не узнаем, пока кто-то не создаст серьезную бизнес-организацию, которая на самом деле приносит доход. Так было и на заре аддитивного производства:он отлично подходит для создания прототипов, но для чего еще?

Мы все еще на этом первом этапе, потому что строительная отрасль довольно консервативна. Это все еще в новинку для всей концепции 3D-моделирования. Я думаю, что впереди еще долгий путь, но как только один человек это сделает, люди начнут думать о том, как они могут применить эти технологии, и уверенность в них возрастет.

Какие приложения вы для этого планируете?

На протяжении всего пути это был один из главных вопросов. Что ты собираешься с этим делать? Где рынок? В Лафборо мы сделали скамейку - художественную инсталляцию. Ясно, что это приложение. Я думаю, что существует растущая тенденция к тому, что люди хотят делать такие вещи, как эта, так разве эта технология не сыграет на этом рынке на каком-то уровне?

Когда архитекторам и их клиентам нужны изогнутые панели или сложные формы - все, что требует формы - это быстро становится непомерно дорогим, и, хотя это не будет дешевым с AM, это может сделать сложную конструкцию конкурентоспособным вариантом. Если вы сделаете это конкурентоспособным вариантом, тогда для него найдется рынок.

Я думаю, что это часть более широкого перехода к автоматизации в строительстве - отказа от ручного труда. В частности, в Великобритании, несмотря на все инфраструктурные работы, которые будут выполнены в следующие 20-30 лет - все крупные гражданские проекты - для этого просто не будет труда. Так что есть большая потребность посмотреть, чем может помочь автоматизация. Автоматизация строительства - это еще не освоенный рынок, поэтому здесь можно увидеть гораздо более широкую картину. 3D-печать - отличная отправная точка, и я уверен, что она найдет свою нишу, поэтому я думаю, что в ближайшие годы мы увидим больше подобных технологий в этой области. Например, Центр производственных технологий уже использует наш проект 3D-печати со Skanska для разработки своего подразделения автоматизации строительства.

Какие более широкие тенденции к автоматизации вы наблюдаете в мире строительства в настоящее время?

Некоторые люди сравнивают это с переходом, который пережила автомобильная промышленность, когда она перешла на автоматизированные линии. Мы рассматриваем две отрасли, ориентированные исключительно на ручной труд, где здоровье и безопасность являются важнейшим фактором. Нанесение вреда людям, обращение с вредными материалами, последствия тяжелого физического труда на всю жизнь… Все это чрезвычайно важно для здоровья нации. Мы также нация, которая станет старше, поэтому у нас не будет миллионов 20-летних, которые могли бы поднимать предметы! Такие вещи, как изготовление ставен на месте, работа на земле или на высоте ... В таких опасных средах, если вы можете уменьшить количество людей, работающих в них, вы можете снизить вероятность несчастных случаев.

Проблема будет в том, как отрасль на самом деле делает это. Это повлияет на весь процесс строительства, где все должно быть спланировано и произведено определенным образом. На заводе, где вы производите компоненты, у вас, возможно, больше возможностей внедрить автоматизированные методы, но операции на месте представляют собой проблему, потому что автоматизация должна работать со всеми другими элементами.

Это важный шаг; мы говорим десятилетия. Серьезные изменения произойдут в течение длительного периода. Что касается печати на бетоне, я думаю, что всегда стоит задуматься о добавках меньшего масштаба, когда они впервые появились в восьмидесятых. Только сейчас он действительно находит свои ниши и свои рынки. Это долгий период развития! Прошло всего десять лет, но за эти десять лет мы стали свидетелями огромного роста интереса во всем мире и людей, которые начали работать с этой технологией. Это означает, что на международном уровне люди начинают участвовать в более широкой картине, но с точки зрения превращения ее в коммерческую реальность, кто знает…

Я думаю, что для того, чтобы это действительно прижилось в отрасли, мы говорим через 10-20 лет, но, глядя на некоторые из первых историй успеха, это может произойти раньше.

Что вас больше всего волнует в ближайшем будущем в области 3D-печати?

Что было замечательно за последние несколько лет, так это то, что, похоже, наблюдается огромный взрыв интереса на международном уровне. Я думаю, что дома Winsun, напечатанные на 3D-принтере, действительно заставили всех сесть, поэтому они привлекли внимание к этой местности. Кроме того, существует комитет RILEM, в котором я участвую, который занимается реологией и технологией бетона. Мы работаем, чтобы больше узнать о технической обработке цементных растворов, используемых при печати на бетоне, с точки зрения материаловедения. Это повысит понимание и поддержит любые будущие строительные приложения.

http://www.lboro.ac.uk/enterprise/3dcp/