Напечатать школу. Смогут ли 3D-принтеры помочь в восстановлении жилья и инфраструктуры в Украине

С чего все началось

Идея напечатать начальную школу с использованием 3D-принтера возникла у команды гуманитарного фонда Team4UA. После 24 февраля организацию основал французский инвестор и tech-предприниматель Жан-Кристоф Бони. Он эксклюзивно рассказал Delo.ua о деталях реализации проекта в Украине.

Когда Team4UA только начинал свою деятельность, в команде работало менее 10 человек. В настоящее время фонд насчитывает 150 человек.

Команда Team4UA работает в трех направлениях:

Подписывайтесь на Youtube-канал delo.ua

• Многоотраслевая программа: координация и доставка гуманитарной помощи.
• Программа по разминированию: сбор и анализ данных со спутников, дронов и магнитометров для обнаружения мин.
• HIVE: развитие 3D-печати и импорта этой технологии в Украину.

"Одна из первых встреч Team4UA была организована в Украине весной 2022 года. Тогда мы встречались с мэрией Львова. В мэрии сказали, что в городе находится около 75-100 тыс. беженцев. Эти люди могут остаться во Львове после войны. Поэтому мэрия должна была решить вопрос с размещением переселенцев. Моя реакция во время встречи была такова: "Ребята, почему вы не печатаете здания?".

После этого фонд начал реализовывать идею в жизнь. Начались встречи с архитекторами и другими специалистами мэрии. Team4UA рассказывали о технологиях 3D-принтеров. Однажды предложили напечатать школу.

"Сначала выбрали технологию. Для этого решили сотрудничать с компанией COBOD. Она считается №1 в мире в сегменте 3D-печати зданий", – рассказывает Бони.

В свою очередь, летом 2022 года мэрия Львова предложила реализовать проект на территории существующей школы №23 . Так что проект запустили в работу достаточно быстро.

Какие трудности были

Команда Team4UA создала концепцию проекта. Дизайн школы разработало бюро Balbek. Компания Ars Longa помогла в инженерной части.

В фонде признаются, что при реализации проекта пришлось столкнуться с определенными трудностями.

Первое. При проектировании здания для 3D-печати нужно сразу учесть, где и как будет проходить электричество, трубы для воды и канализации, другая "начинка". Это не так просто, поскольку в Украине нет достаточного опыта строительства зданий с помощью 3D-печати. Но это важно, ведь при работе 3D-принтер способен предусмотреть все отверстия внутри стены. Можно остановить печать на маленькой площади для того, чтобы подготовить все для коммуникаций.

Второе. В условиях полномасштабной войны пришлось переносить запуск проекта. Дело в том, что все процессы должны были стартовать в октябре 2022 года. Но в тот момент Украина попала под массовые ракетные обстрелы. Поэтому иностранные партнеры Team4UA решили подождать и посмотреть, как события будут разворачиваться дальше. Поэтому школу начали печатать только в мае 2023 года.

Как искали землю

Когда проект только стартовал, команда Team4UA начала искать подходящий участок земли. Было рассмотрено несколько вариантов, в каждом случае земля разная по своим характеристикам. В результате участники проекта решили остановиться на земельном участке школы №23.

"После 24 февраля эта школа приняла много переселенцев, поэтому им нужно больше места для обучения", – объясняет Жан-Кристоф Бони.

Но в ходе геологического исследования было обнаружено, что земля буквально наполнена водой, поэтому участок нужно осушить . Проблемы удалось решить благодаря эффективному диалогу с государством и местными властями.

Получение разрешительных документов – отдельная тема. Проект печати школы стал хорошей базой для обучения как на местном, так и на международном уровнях. А все потому, что в Украине впервые строят полномасштабное 3D-здание. Так что не так просто получить разрешение на строительство по новой технологии. Такой случай не является классической историей для украинского законодательства.

"К счастью, Team4UA помогают специалисты на национальном и местном уровнях. Даже на уровне министерств заинтересованы лучше понять эту технологию, адаптировать законодательство под использование 3D-печати в Украине", – говорит Бони.

Какие материалы используются

Во время 3D-печати можно использовать два типа материала – бетон или раствор. Команда проекта решила выбрать бетон, поскольку это привычный материал, применяемый в традиционном способе строительства.

"Его основу составляют цемент, вода, наполнители, песок. Также в материалах используется немного химии, чтобы придать некоторую эластичность и ускорить процесс высыхания. Кроме того, применяется специальные волокна, чтобы сделать стены более крепкими".

То есть с точки зрения материала это обычный строительный материал. Единственное отличие: фундамент, стены, крышу возводит робот автоматически.

"Материал был проверен. Наши инженеры предоставили документы, подтверждающие качество материала и безопасность здания", – говорит Бони.

Как выбирали 3D-принтер

На старте проекта Team4UA искали по всему миру, какие технологии 3D-печати зданий будут оптимальны для использования в Украине. Нашли около 20 компаний. После обсуждения концепции школы, команда решила выбрать компанию COBOD. Для такого решения были две причины :

1. COBOD создала один из самых больших принтеров в мире. Это одна из старейших компаний с точки зрения развития технологий 3D-печати. Более того, принтеры COBOD позволяют использовать местный бетон, потому не нужно покупать материалы для печати.

2. COBOD предоставил исследовательскую команду для проекта Team4UA. Специалисты ознакомили команду с технологиями, а также помогли адаптировать концепцию школы к требованиям 3D-печати.

"Принтер стоит более одного миллиона долларов. Но мы пока его не покупаем. В настоящее время принтер и бригада находятся в аренде. Есть планы приобрести принтер для следующих проектов", – рассказывает Жан-Кристоф Бони.

Сейчас принтер и команда находятся под управлением еще одного партнера – 3DCP Group.

"3DCP Group и COBOD – это датские компании. Они помогают нам управлять процессами 3D-печати на месте. Также наши партнеры обучают команду Team4UA использовать эту технологию для будущих проектов в Украине. Наша цель: следующие проекты реализовывать самостоятельно, без помощи кого-либо за пределами страны", - рассказывает Бони.

Логистика – важный вопрос. В Team4UA говорят, что при перевозке принтера из Копенгагена во Львов возникли определенные сложности. Дело в том, что принтер имеет большой размер: где-то 12 на 15 м. Его можно использовать для печати здания на три этажа. Поэтому понадобились три специальных грузовика. Но сама доставка устройства прошла без приключений и вовремя.

Как происходит процесс печати

Как поясняют в Team4UA, работы на строительной площадке стартовали с процедуры настройки оборудования. То есть сначала нужно было откалибровать 3D-принтер, проверить материалы. Такой контроль может занять 3-5 дней, после чего можно приступать к печати.

"Строительные работы начинаются около семи часов утра. Процесс печати быстрый: один слой составляет 4 см, в зависимости от размера. Это значит, что за день можно без проблем напечатать пару метров стены. А если печатать в режиме 24/7, здание можно возвести меньше чем через неделю".

Начальная школа должна заработать с первого января 2024 года. В Team4UA говорят, что за шесть месяцев нужно сделать все работы, начиная от процесса строительства и заканчивая внутренней отделкой.

Следует отметить, что технологии 3D-печати можно использовать и для реализации многоэтажных проектов. Сейчас принтеры часто печатают дома на три этажа.

"В ближайшее время Team4UA планирует опробовать технологии 3D-печати для создания многоэтажки. В Киеве есть идея открыть исследовательский и учебный центр. Так что хотим проверить, как 3D-принтеры печатают здания на несколько этажей", - говорит Бони.

Сколько стоит проект

Печать образовательной школы финансируется Team4UA. У фонда есть доноры, заинтересованные в проекте. В частности, французское правительство направило $200 тыс. Также фонд TED выделил часть средств.

" Мы все еще обсуждаем с другими партнерами, международными фондами и донорами, чтобы привлечь средства и иметь возможность завершить школу. Проект школы реализуется на глобальном бюджете", – говорит Жан-Кристоф Бони.

По расчетам, здание и его дизайн оцениваются около $600-700 тысяч. Но Team4UA не принимает во внимание бюджет, израсходованный на исследования и разработки.

Команда Team4UA не пытается удешевить процесс строительства, поскольку во время войны цены на многие составляющие могут расти или падать. Но технология 3D-печати позволяет сэкономить на таких проектах примерно 20% бюджета, по сравнению с традиционным строительством, считает Жан-Кристоф Бони.

"Главное – это время. В стране нужно печатать школы быстро и массово. Поэтому в рамках нашего проекта нам необходимо достичь цели: 1 кв. м. стоит около $1200 с мебелью. Это хорошая цена за проект, который можно реализовать за пару месяцев. Такие технологии помогут отстроить фактически треть страны".

Что ждет 3D-принтеры дальше

После завершения проекта начальной школы во Львове, команда Team4UA начнет печатать мост в Херсонской области.

"Мы хотим показать, как благодаря технологиям 3D-печати можно восстанавливать инфраструктуру. Поэтому этот проект реализуем вместе с нашим партнером COBOD. А концепцию печати моста нам помогла разработать датская компания Minimass", - рассказывает Жан-Кристоф Бони.

Далее фонд намерен приобрести один или два принтера, чтобы построить исследовательский и учебный центр в Киеве. В этом проекте партнером и подрядчиком Team4UA станет компания 7CI Group.

В центре команда фонда планирует проводить разные исследования по теме развития технологий 3D-печати в Украине. В частности, Team4UA собирается анализировать различные строительные материалы, чтобы понять, какие из них менее загрязняющие, чем цемент.

"В нашем центре также запустим курсы по конструированию на 3D-печати. Эту обучающую программу мы создаем вместе с Киевской школой менеджмента строительных проектов ProPM Construction", - говорит Бони.

Не помешает ли холодная погода 3D-печати страны

Команда Team4UA уверена, что технологии 3D-печати будут полезны для Украины, поскольку принтеры могут быстро и массово строить дома, объекты социального значения, инфраструктуру. Этому тренду даже не помешает низкая температура зимой.

" Мы не можем печатать на улице, когда температура минусовая, потому что в этих процессах используем бетон. В строительном материале присутствует вода, поэтому существует риск появления больших трещин в здании. Выход прост: нужно печатать объекты на складе", - объясняет Жан-Кристоф Бони

Бони в качестве примера приводит процесс печати моста для Херсонской области. Этот объект планируется производить на складе.

"После того как часть моста будет готова, ее нужно переместить на строительную площадку. Далее конструкция собирается по принципу конструктора Lego", - говорит Бони.

Что думают эксперты

Приживутся ли 3D-принтеры в Украине? Эксперты, опрошенные редакцией Delo.ua, придерживаются разных точек зрения.

3D-печать имеет потенциал в индивидуальных проектах

Директор Инновационно-технологического центра группы "Ковальская" Виктория Спивак считает, что после победы Украина станет самой большой строительной площадкой в мире. Так, в стране будут использовать разные технологии со всего мира, в частности, 3D-принтеры.

"Это интересная новация. "Ковальская" изучала ее несколько лет до большой войны с точки зрения изготовления строительных смесей для использования в 3D-принтерах. Мы разработали рецепт сухих строительных смесей для них, протестовали на одном из доступных строительных принтеров в Киеве, но дальше дело не пошло из-за определенных ограничений".

Проблема в том, что на государственном уровне нет идентификации технологии 3D-печати. Так что нужно:

• сформировать технические требования и нормы;
• на их основе разработать условия и стандарты на методы испытаний;
• испытать материалы и конструкции;
• полученные результаты передать проектантам, которые заложат в проектные расчеты физико-механические характеристики 3D изделий.

Также, по словам Спивак, возникает вопрос экономической целесообразности использования 3D-печати по сравнению с традиционным методом строительства. Возможно, такая печать уместна при возведении сооружений в тех местах, где невыгодно развертывать капитальное строительство из-за логистики или отсутствия специалистов на месте.

"Однако, если говорить о капитальной застройке в городе, то для жилой застройки выгоднее сфокусироваться на монолитно-каркасных типах сооружений, а для промышленных объектов – на сборных конструкциях из железобетонных изделий. Первый обеспечит надежность сооружений, последний – скорость отстройки".

Вместе с тем, технология имеет большой потенциал в индивидуальных проектах, говорит Спивак. То есть, проектант или архитектор, который реализует "авторский проект", проводит расчеты, берет на себя ответственность и строит сооружение: например, пешеходный или велосипедный мост. Также можно производить малые архитектурные формы – скамьи, скульптуры, беседки, цветники и т.д.

Законодательство не запрещает строительные 3D-принтеры

Управляющий партер ЮК "AS Legal" Максим Андреев говорит, что технология 3D печати не используется при возведении многоквартирных объектов, поэтому сложно представить, как эти инструменты можно эффективно использовать в массовом восстановлении жилья и инфраструктуры после победы. В то же время, если технология подтвердит свою эффективность, то ее влияние на рынок строительства будет фундаментальным.

Какие присутствуют плюсы:

• быстрота и точность строительства объекта;
• снижение стоимости рабочей силы в процессе строительства;
• уменьшение отходов строительства, возможность их переработки и последующего использования;
• экологичность.

Какие присутствуют проблемы:

• При широком использовании технологии в строительстве может произойти сокращение рабочих мест в отрасли.
• Ошибку в цифровой модели для печати не всегда можно обнаружить, поэтому после завершения строительства объект может начать разрушаться.
• 3D-принтеры не могут использовать многообразные виды материалов.
• Крупногабаритное технологическое оборудование требует отдельной транспортировки и хранения.

Юрист отмечает, что фактически украинское законодательство не содержит запрета на использование такой технологии в строительстве. Но при этом соответствующие смеси ("чернила"), применяемые в 3D-печати, должны отвечать требованиям.

"В случае использования не сертифицированных материалов они должны соответствовать критериям радиационной безопасности (радиология), уровню содержания вредных веществ, сопротивления механической нагрузке, надежности эксплуатации и т.д.".

Андреев обращает внимание на то, что в будущем следует адаптировать акт под процессы использования строительных 3D-принтеров в Украине. Речь идет о Государственных строительных нормах (ДБН). Фактически этот документ регулирует технический аспект строительства в нашей стране.

ЕС заинтересован в реновации старых кварталов

Основатель Школы профессионального девелопмента UrbanLand и СЕО "Сообщество - девелопер нового поколения" Игорь Райков говорит, что технология ЗD печати в строительстве позволяет делать конструкции каркаса здания и стены, но все остальное - электричество, водопровод, канализация, отопление, отделка, - делают монтажники. Поэтому реализация таких проектов также требует времени.

"Недостаток этой системы - это пропускная способность. Один 3D-принтер не сравнить с заводами, которые занимаются изготовлением prefab конструкций. В Украине есть такое производство. В данном случае стеновые панели идут сразу с окном и фасадной отделкой. Таким образом, можно производить многоквартирные дома целыми домокомплектами. Важно не путать их с советскими панельками, потому что это разные технологии. Европа строится по технологии prefab".

Эксперт считает, что технология 3D-печати вряд ли станет массовой для застройки в Украине. Но если совместить 3D-принтеры с prefab заводами, это может стать хорошим экспериментом.

Кроме того, Игорь Райков сомневается, что иностранные инвесторы будут готовы вкладывать средства в развитие технологии 3D-печати в Украине. А все потому, что Европа больше интересуется переработкой строительного мусора, который останется после разрушенных кварталов.

"ЕС заинтересована в реновации старых советских кварталов, панелок и хрущевок, в формате вторичного использования. Тогда часть панельного дома разбирают, делают его ниже и интереснее, а из остального материала создают еще одну застройку рядом. Такой опыт был в Варшаве".

Райков говорит, что сейчас специалисты работают над подобными проектами в Украине.