Как напечатать на 3D-принтере школу в зоне боевых действий

Project Hive с мягкими серыми линиями и гладким изогнутым внешним видом больше похож не на школу, а на оздоровительный курорт или музей современного искусства.

Характерный внешний вид конструкции с текстурой, напоминающей кокон или одноименный улей, обусловлен методом строительства, использованным для ее создания: 3D-печатью.

Стены образовательного учреждения площадью 3983 квадратных фута, расположенного менее чем в 200 футах от школы № 23 во Львове, Украина, были напечатаны всего за 40 часов с помощью портального принтера COBOD, который следует цифровым чертежам и укладывает бетон, как глазурь на трубопровод. торт.

По словам Жана-Кристофа Бониса, основателя Team4UA, некоммерческой организации, ответственной за пилотный проект, это первый образовательный центр в Европе, напечатанный на 3D-принтере, и первое здание, напечатанное на 3D-принтере в зоне боевых действий.

«Я не строитель; Я не хочу быть архитектором или разработчиком… Но с помощью робототехники и искусственного интеллекта, с помощью технологий мы можем ускорить процесс (строительства)», — сказал Бонис > в видеоинтервью.

Вскоре после того, как Россия начала полномасштабное вторжение в Украину в феврале 2022 года, такие места, как Львов, столкнулись с огромной проблемой: как справиться с десятками тысяч людей, бегущих в город и через него. По последним данным Международной организации по миграции ООН, только во Львовской области по состоянию на декабрь прошлого года насчитывалось 173 000 внутренне перемещенных лиц.

По словам Бониса, Project Hive предоставит школе четыре дополнительных классных комнаты, чтобы помочь ей принять дополнительных учеников, перемещенных из-за войны. Он надеется, что в случае успеха проект позволит «3D-печати стать одним из инструментов местного строительства в Украине».

Отключения электроэнергии и взрывы

Строительство с помощью 3D-печати может быть значительно быстрее и, как полагают некоторые эксперты, более экологичным, чем традиционные методы строительства.

Team4UA сотрудничала с украинской студией Balbek Bureau над дизайном школы и архитектурной фирмой Ars Longa над проектированием. Одноэтажный проект стартовал в сентябре 2022 года, и изначально предполагалось, что весь проект, от фундамента до отделки, займет всего три месяца.

Но российские авиаудары и бомбардировки по всей стране в октябре и ноябре 2022 года нанесли ущерб основной гражданской инфраструктуре, включая энергосистему, что привело к массовым отключениям электроэнергии во Львове. Поскольку местные сообщества стали использовать генераторы электроэнергии, проект Hive был приостановлен, поскольку электроснабжение стало нестабильным, а доставка принтера стала небезопасной.

Лишь летом прошлого года ситуация во Львове стабилизировалась и электроснабжение было полностью восстановлено, что позволило наконец доставить принтер. Хотя на печать бетонного каркаса здания в совокупности потребовалось менее двух дней, Team4UA растянула этот процесс на шесть недель, чтобы иметь возможность проводить занятия по обучению и развитию на месте.

После переноса даты открытия на январь 2024 года проект столкнулся с еще одним препятствием: финансированием. Затраты на строительство в Украине резко выросли за последний год, и для завершения окончательных отделочных работ, таких как кровля, окна, двери и дизайн интерьера, организаторы проекта заявляют, что им необходимо собрать еще 400 000 долларов США.

«Я сталкиваюсь с проблемами каждый день», — сказал Бонис. Но он продолжает невозмутимо: «(Это) также способ использовать технологии, чтобы вернуть надежду».

Дорогостоящий вариант

Поскольку 3D-печатная технология является относительно новой технологией и с ограниченными данными о безопасности и устойчивости получаемых в результате зданий, она в основном использовалась для разовых проектов или исследовательского сотрудничества.

Голландская архитектурная фирма DUS экспериментирует с домами, напечатанными на 3D-принтере, с 2015 года, а техасская строительная фирма ICON напечатала на 3D-принтере целые поселения в Остине, штат Техас, и Накажуке, Мексика. В 2020 году Dubai Future Foundation стал первым в мире коммерческим зданием, напечатанным на 3D-принтере, а в 2021 году в Малави была построена первая в мире школа, напечатанная на 3D-принтере, стены которой были возведены всего за 18 часов.

Однако когда дело доходит до крупномасштабного строительства, технология «все еще находится в зачаточном состоянии», говорит Кристиан Ланге, доцент архитектуры Гонконгского университета, где он курирует лабораторию роботизированного производства.

Ланге скептически относится к преимуществам использования 3D-печати для строительства в регионах, где продолжаются конфликты или беспорядки.

Хотя технология потенциально может быть дешевле, чем традиционные методы строительства, первоначальные затраты на принтеры могут быть чрезвычайно высокими, а их размер может затруднить и сделать их перемещение дорогостоящим.

По словам Ланге, существуют более дешевые и быстрые альтернативы 3D-печати, такие как сборные и модульные здания. Сборные дома, изготовленные из деталей, изготовленных на заводах и быстро собранных на месте, были популярны в начале 20-го века, когда их использовали для восстановления после Второй мировой войны и предоставления дешевого жилья для перемещенных лиц.

«Временное убежище не обязательно должно быть постоянным», — сказал Ланге в телефонном интервью. «3D-печать действительно хороша, когда у вас есть особая геометрия и формы, потому что вы абсолютно свободны — роботу или машине все равно, построите ли вы прямую стену или изогнутую стену».

Но в Украине, где многие технические специалисты, строители и отраслевые эксперты сражаются на передовой, автоматизация может помочь справиться с нехваткой рабочей силы, говорит Ольга Гавура, управляющий партнер 7CI Group, подрядчика Project Hive.

«Тот факт, что эта технология помогает строить с меньшим количеством специалистов, является значительным преимуществом», — сказал Гавура, добавив, что для этапа строительства Project Hive потребовалось всего четыре эксперта.

Поскольку российские авиаудары продолжают разрушать инфраструктуру страны (в 2024 году уже были зафиксированы многочисленные нападения на города, включая Львов, с гибелью мирных жителей и разрушением домов), Гавура считает, что для того, чтобы восстановить то количество построек, 3D-печать станет существенной.

Она считает, что такие пилотные проекты, как Project Hive, смогут не только протестировать строительные процессы, но и помочь подготовить поколение украинских специалистов, которые «смогут самостоятельно применять эту технологию в будущем», добавила она.

Реконструкция сообществ

Team4UA — не единственная организация, которая видит потенциал 3D-печатного строительства в зонах стихийных бедствий и конфликтов.

Строительная компания Diamond Age со штаб-квартирой в Аризоне в настоящее время ведет переговоры с украинскими чиновниками о строительстве бомбоубежищ и военной инфраструктуры, сообщил генеральный директор компании Джек Ослан.

Diamond Age использует запатентованную систему 3D-печати, которая, как утверждается, изолирует стены зданий. Ослан заявил, что конструкции его компании на 30 процентов более энергоэффективны, чем конструкции из деревянных каркасов, и достаточно прочны, чтобы выдержать ураган 5-й категории или умеренное землетрясение.

«Именно эта устойчивость к изменению климата дает нам идеальную платформу для перехода к военным и гуманитарным применениям», — сказал он, добавив, что автоматизация может помочь снизить количество жертв при строительстве в зонах боевых действий: «Там (будет) меньше людей, подвергающихся опасности, и мы думаю, это важно».

Согласно исследованию Киевской школы экономики, восстановление украинской инфраструктуры, нанесенного в период между полномасштабным вторжением России и сентябрем 2023 года, включая дома, школы, энергосети и транспортные сети, будет стоить примерно 151,2 миллиарда долларов США. Исследователи обнаружили, что среди поврежденных или разрушенных зданий оказались более 3500 образовательных учреждений, а также более 160 000 домов.

Ослан видит огромные возможности для 3D-печати, чтобы помочь начать восстановление нации. «Мы ожидаем, что все, что мы сегодня поставляем в Украину для строительства военных или гуманитарных структур, в конечном итоге перейдет в строительство домов для восстановления сообществ (страны)», – добавил он.

«Видение этой страны»

По словам Бониса, во Львове проект Hive вызывает больше ажиотажа, чем можно было бы ожидать от здания начальной школы.

«Когда я нахожусь на сайте, ко мне приходят дети со своими родителями и говорят мне по-украински: «Я буду учиться в этой школе, я так взволнован, моя школа — единственная в стране», — рассказал он. .

В электронном письме > глава департамента образования Львовского городского совета Андрей Закалюк заявил, что проект предлагает «уникальную возможность» создать индивидуальную среду для молодых студентов.

“Символично, что свой новый этап жизни они начнут в новой, современной среде”, – сказал Закалюк. «Теперь у этих детей есть возможность увидеть, что с помощью 3D-принтера можно строить настоящие здания».

Ожидая еще одной пересмотренной даты открытия нового здания школы, Бонис уже планирует еще два амбициозных проекта 3D-печати — мост в Херсоне и восьмиэтажное здание в центре Киева.

Team4UA надеется, что эти пилотные схемы помогут ей повысить скорость и эффективность, одновременно сокращая затраты на будущие проекты. Тем временем Бонис создает частную компанию, которая приобретет два 3D-принтера, чтобы предлагать «печать как услугу» в Украине, а прибыль поможет поддержать работу Team4UA по оказанию гуманитарной помощи.

«Это не только концепция печати школы — это видение этой страны», — сказал Бонис. «Эта война рано или поздно закончится. В этот момент нам нужно вернуться к жизни, восстановиться и перевернуть страницу».