3 в технологии в строительстве: Самые перспективные технологии строительства 2023- PlanRadar

Аддитивные технологии в строительстве: оборудование и материалы

«Способ строительства жилья не изменялся последние 10 тысяч лет — самые старые постройки также используют столбы и балки. Но это далеко от того, что реально существует в природе»,  — считает Platt Boyd, основатель проекта Branch Technology (США).
Сегодня строительная промышленность, возможно, стоит перед самым большим выбором будущих направлений развития. Основные причины — демографические изменения (к 2100 г. население планеты достигнет 11 млрд жителей) и растущая глобальная урбанизация (на 2017 г. половина населения живет в городах, к 2050 г. число горожан достигнет 75 %). Традиционные методы строительства не смогут решить возникающие задачи и проблемы. Поэтому требуются новые подходы к строительству жилья и инфраструктуры жилых районов.
Широкое обсуждение аддитивных технологий в последние несколько лет привело к появлению различных приложений АМ (аддитивного производства) в строительстве. Появилось немало разработчиков таких приложений и проектов с их использованием по всему миру. В их числе как энтузиасты-одиночки, так и большие команды, включающие архитекторов, строителей, инвесторов, университеты и крупные производственные компании.

Посмотрим, как новые технологии и новые материалы для них способны кардинально изменить ситуацию.

Технологии 3D-печати в строительстве

Сущность 3D-печати строительных конструкций заключается в послойном отвердении строительной смеси по 3D-модели, подготовленной методом компьютерного 3D-моделирования (рис. 1).

Рис. 1. Портальный принтер в работе (S‑6044 Long компании «Спецавиа»)

Модель в формате STL или SLC разбивается на слои программой подготовки рабочего файла, который затем отправляется на 3D-принтер для печати. Печатающая головка принтера, двигаясь вдоль направлений X и Y, печатает рисунок сечения модели строительной смесью, например, бетоном, гипсом или каолиновыми смесями. При завершении слоя головка поднимается вдоль направления Z на толщину нового слоя, печатает новый слой, и так до завершения построения изделия.

Рис. 2. Печатная головка принтера

Все исходные компоненты смешиваются в подобранном соотношении в растворных мешалках или специальных станциях до получения однородной массы. Затем полученная смесь подается в печатающую головку 3D-принтера. Вес замеса от 10 до 100 кг. Подача готового раствора в головку может производиться в ручном режиме и автоматически. Рабочая смесь может замешиваться непосредственно в печатающей головке, что актуально для быстрой печати или для печати с нависаниями с использованием быстротвердеющих составов.
Армировать изделия можно следующими способами: добавлять в бетонную смесь фиброволокно, укладывать арматуру между слоями во время печати, армировать полости изделий с последующей заливкой этих полостей бетоном. Для армирования лекальных полостей идеально подходит композитная арматура, что значительно уменьшает себестоимость строительства.

Рис. 3 Портальный 3D-принтер компании Winsun (Китай)

2. Разновидность портальных принтеров с так называемым Дельта-приводом головки. Идея нашла широкое применение в пластиковых 3D-принтерах, работающих по технологии FDM. Пример — принтеры компании WASP (Италия) — рис. 4.

Рис. 4. Образец структуры из биополимера (FILOALFA), который печатается с головкой SPITFIRE на 3D-принтере дельта типа.

3. Мобильные 3D-принтеры, когда 3D-принтер оснащен рукой-роботом и установлен на шасси, которое может перемещаться самостоятельно или с помощью крана (рис. 5).

Рис. 5. Роботизированный комплекс на шасси компании Branch Technology, США

4.  Роботизированные комплексы: оснащены рукой-роботом Kuka, ABB и других производителей. Робот может перемещаться в пределах рабочей зоны по направляющим рельсам (рис. 6). При этом зона застройки практически не ограничена.

Рис. 6. Роботизированный комплекс с перемещением по рельсам компании Branch Technology, США

5. Гибридные конструкции:
— комбинация портального 3D-принтера и робота (компания Contour crafting corporation (CCC), рис. 7)
— управление печатающей головкой (с использованием полярных координат) и перемещением по высоте происходит за счет использования телескопического устройства (рис. 8, компания Apis Сor).

Рис. 7. Роботизированный комплекс, оснащенный печатной головкой и манипулятором для укладки элементов дома (компания ССС, США)

Рис. 8. 3D-принтер компании Apis Сor с телескопическим устройством

6. Комплекс для печати сетчатых структур — рука-робот для подачи металла (рис. 5) или пластика (рис.

В начале 2018 года компания Contour Crafting Corporation готовится выпустить первую серию роботизированных 3D-принтеров для строительной индустрии. Серийное оборудование будет иметь рабочую зону 8×13 м и может быть увеличено по запросу заказчика. Вес комплекса менее 300 кг, что значительно легче традиционных строительных машин. Оборудование может быть доставлено заказчику и на строительную площадку обычным грузовиком, причем при необходимости в стандартный морской контейнер можно поместить несколько комплексов. Два подготовленных специалиста могут контролировать процесс строительства.

Технология сетчатых металлических форм — МММ (Mesh Mold Metal) Platt Boyd — основатель проекта Branch Technology, предложил создавать сетчатые структуры с помощью роботизированного комплекса (рис. 6) [5]. Комплекс представляет собой робот KUKA на платформе, которая может перемещаться по направляющим рельсам длиной 10 м и печатать из ABS-пластика стены для выставочного стенда компании. Начав опыты с роботом с рабочей зоной 1,3×1,3×1,0 м, сейчас компания использует робот KR90
и способна строить структуры с размерами 8,25×19,1×2,1 м в объеме 324 куб.  м.
Platt в течение 15 лет работал в архитектурном бюро в Алабаме и уже тогда начал интересоваться более естественной формой строительства. Он даже стал собирать коллекцию изображений природных форм под названием Beautiful and Amazing Collection (рис. 9) и использовать их в архитектурных проектах [6]. Пример жилого комплекса (рис. 10) показывает одно из решений. Дом разделен на две зоны – дневную и ночную с двумя огромными окнами в торцах и промежуточной подсветкой посередине.

Рис. 9. Фото из коллекции Beautiful and Amazing Collection

Рис. 10. Пример жилого комплекса

В 2013 г. он пришел к пониманию того, что нужно использовать не одни только послойные технологии выращивания объектов, а, как и в природе, требуется симбиоз различных решений, технологий строительства. Первое открытие он сделал на выставке того же года, когда не нашел ни одного решения использования роботов для печати стен. Другое открытие касалось возможности архитекторов создавать любые формы для элементов здания. Более того, он убедился, что сетчатые структуры панелей более прочны в сравнении, например, с традиционными деревянными панелями уже при добавлении только пены (примерно на 30 %), а при нанесении бетона на внешнюю поверхность панели ее прочность аналогична прочности цельной бетонной стены такого же размера (рис. 11, 12). При этом панели очень легкие. Так, пластиковая стена весом 0,7 кг выдерживает нагрузку в 700 кг, а пластиковая стена весом 1,1 кг с нанесенной пеной — вдвое выше: 1400 кг.

Рис. 11. Устройство сетчатой структуры стены

Рис. 12. Сетчатая структура с пеной выдерживает значительную нагрузку
 

Какой видится перспектива технологии компании Branch Technology? 3D-печать рассматривается только как основа для создания сетчатых структур-матриц для стен зданий с любой сложной геометрией. Далее могут использоваться традиционные строительные материалы: для внутренней отделки распыляется пена и покрывается гипсокартоном; на внешней поверхности применяется бетон и далее любые отделочные материалы (кирпич, штукатурка и т.  д.). Для реализации этой идеи планируется создать производство крупноразмерных отдельных элементов стен по запросам клиентов со всего мира и далее доставлять их заказчикам. А уже на месте из этих элементов собирается готовый объект с использованием традиционных технологий и материалов. Мнение Platt о возможности использования робота на строительной площадке однозначно: «Пока высокотехнологичное производство недостаточно надежно, чтобы выжить на открытом воздухе». Один из важнейших моментов: получение международных строительных сертификатов и использование технологии в строительстве — процесс долгий. Поэтому пока компания объявила конкурс на дизайн зданий, которые будут строиться методом сотовой сборки.
На конференции «Цифровое производство из бетона» (ETH) в Цюрихе (май 2017 г.) группа авторов (Nitish Kumar, Norman Hack, Kathrin Doerfler и др.) представила доклад «Проектирование, разработка и экспериментальная оценка применения роботизированного комплекса в нестандартном строительстве». В нем описывается технология роботизированного производства стальных сетчатых структур произвольной формы с разными размерами ячеек, которые могут быть использованы как арматура и как опалубка (рис. 13). Технология получила наименование Mesh Mold Metal (MMM) — сетчатая металлическая форма [7, 8]. Она позволяет интегрировать арматуру в конструкцию естественным образом, и в то же время решается проблема появления так называемых холодных стыков. Так как бетон заливается одновременно, то условия гидратации будут одинаковы для всей конструкции.

Рис. 13. Пример сетчатой структуры с различной кривизной по разным направлениям для последующего заполнения бетоном без опалубки и головка робота для ее создания

Размер ячеек сетки, их плотность и расстояние между соседними поверхностями структуры определяются из тех соображений, что свежий бетон должен заполнять весь объем структуры, но при этом не должен выходить наружу через боковые ячейки. Опытным путем было установлено, что оптимальный размер ячейки для проволоки размером до 4 мм составляет 10–15 мм, для повышения производительности нужно увеличить диаметр проволоки до 6 мм, соответственно, будет увеличен и размер ячеек. Пример готовой структуры, залитой бетоном, показан на рис. 14.

Рис. 14. Пример сетчатой структуры, заполненной бетоном с ручной финишной отделкой

В 2018 г. планируется построить пилотный демонстрационный проект размерами 13 м в длину и 3 м в высоту. Это будет реальная стена будущего двухэтажного дома. Концепция сочетает в себе мобильность, гибкость, автономность, модульное построение, построение объекта в заводских условиях (рис. 15).

Рис. 15. Использование роботов для построения сложных пространственных структур

В другой работе, представленной на той же конференции в Цюрихе, автор C. Menna из университета Неаполя изложил некоторые принципиальные положения, которые необходимо рассматривать при использовании АМ-технологий в строительстве.
В частности, он запатентовал четырехшаговую процедуру подготовки 3D-печати балки как основы любого строительства.
1. Заданный вид балки (рис. 16).
2. Переменные высоты поперечного сечения.
3. Разбиение балки на сегменты.
4. Оптимизация топологии и конфигурации арматуры.

Рис. 16. Модульная модель арки для построения моста и профиль вулкана Везувий — как основа дизайна пролета моста

А также он сформулировал требования к материалу из бетона:
1. Свежеприготовленный: применимость — возможность смешивать и подавать насосом в течение требуемого промежутка времени; возможность экструдирования — поддержание непрерывного потока материала; пригодность к строительству — не «плывет» и выдерживает нагрузку в несколько слоев после экструзии;
2. Затвердевший: анизотропия — механические свойства зависят от направления печати и размеров поперечного сечения.
В примере построения пешеходного моста за основу взята модель арки «Везувий» (рис. 16) по аналогии с природным профилем.
Оптимизация проводилась по следующим параметрам:
— минимальный вес при минимальном прогибе при полной нагрузке;
— напряжение на сжатие;
— количество сегментов;
— толщина слоя бетона при построении;
— конфигурация усиления металлическими стержнями;
— взаимное влияние крепления сегментов друг на друга;
— экономия бетона, времени и стоимости.
Элемент балки и балка в сборе показаны на рис. 17, 18.

Рис. 17. Сегмент арки моста (время построения 10 минут)

Рис. 18. Арка моста в сборе с металлическими усилениями

Следует отметить, что если первые попытки роботизации в строительстве (Япония, 1980‑е) были направлены на автоматизацию или замену ручного труда, то нынешняя ситуация с внедрением роботов предполагает их использование архитекторами для создания сложных нестандартных конструкций из бетона как основного строительного материала. Из диаграммы (рис. 19) видно, что при традиционном способе более 58 % стоимости построения приходится на опалубку и работы по ее установке и снятию.

Рис. 19. Вклад в конечную стоимость построения с использованием опалубки
 

Материалы

В качестве расходных материалов для строительных 3D-принтеров можно использовать готовые сертифицированные смеси (рис. 20) промышленного производства, или готовить самостоятельно на основе доступных компонентов, или использовать местные строительные материалы типа песка или вулканических пористых пород.
После специальной обработки и использования специальных добавок можно получить недорогие строительные материалы для 3D-печати применительно к региону, где планируется использовать 3D-принтер. Это особенно актуально для реализации грандиозных проектов по ликвидации трущоб в мегаполисах Латинской Америки, Индии и др. Рабочим материалом для строительных 3D-принтеров служат следующие материалы: цемент (портландцемент), песок (двуокись кремния, оливин, хромит, циркон, глинозем, муллит, кварцевое стекло, шамот), гипс, модифицирующие добавки, пластификаторы, антизамерзающие добавки, фиброволокна, ускорители (замедлители) отвердения и вода.
Основной строительный материал — армированный бетон. Он хорошо работает как на растяжение, так и на сжатие, при этом имеет низкую стоимость и широко распространен. У него давняя история в архитектуре, связанная с именами Le Corbusier, Eero Saarinen или Pierluigi Nervi. К сожалению, использование традиционной опалубки при строительстве объектов со сложной геометрией составляет до 75 % стоимости строительства. И чаще всего эта опалубка одноразовая.
Геополимерные смеси для экологически чистого бетона были разработаны компанией Renca [9], основанной предпринимателями из Челябинска Андреем и Мариной Дудниковыми. Геополимерная технология была открыта французским химиком Джозефом Давидовичем в 1978 году и сейчас продолжает изучаться в созданном им же Институте геополимеров (Institut Géopolymère). Из-за своей структуры геополимеры устойчивы к огню, а также ко многим растворителям и агрессивным средам. Благодаря этим качествам они часто применяются в сфере строительства. Например, в 2014 году компания Wagners построила из геополимерного бетона аэропорт в городе Брисбен (Австралия), а затем создала геополимерные плиты-перекрытия для Квинслендского университета. Кроме того, геополимеры можно использовать для восстановления подземных коммуникаций: американская компания Milliken при помощи роботов разбрызгивает геополимерную пену GeoSpray внутри старых сточных труб, таким образом восстанавливая их и защищая от внешних воздействий.
По сравнению с обычным (портландцементным) бетоном геополимерный бетон более экологичен: он не требует использования ископаемых ресурсов, во время его производства затрачивается в 10 раз меньше электроэнергии и выделяется на 90 % меньше углекислого газа. Кроме того, геополимерный бетон устойчив к огню, кислотам и обладает хорошей водостойкостью. По словам основателей «Геобетона», изготовление смеси для 3D-печати на базе портландцемента с аналогичными характеристиками обходится на 30–40 % дороже.
Материал на основе лигнина — искусственная древесина. Специалистами ООО «ЭкоФорм 3Д» разработан и запатентован способ получения композиций из натуральной древесины, лигнина, целлюлозы и композитов на их основе, а также совместно с ГК «Спецавиа» создана пилотная установка для активации древесины и приготовления формовочной массы и разработана технологическая линия (оборудование и технология) для получения из древесного сырья различных изделий строительного назначения
и мебели.
Технологическая линия включает в себя малоформатный мобильный принтер марки SD‑2020, разработанный и изготовленный ООО «Спецавиа», позволяющий осуществлять 3D-печать изделий строительного назначения и мебели (размер рабочей зоны 2,5×1,6×0,8 м). Принтер смонтирован на базе штатного прицепа к легковому автомобилю. Загрузку и разгрузку принтера (вес 520 кг) легко может сделать один человек при помощи лебедки, входящей в комплектацию прицепа. Принтер оснащен мощными приводами, позволяющими быстро и точно перемещать печатающую головку с накопителем до 32 литров.

Рис. 20. Сертифицированные строительные смеси для 3D-принтеров (РФ)

Искусственная древесина — это термопластичный композиционный материал на основе натурального лигнина, выделенного запатентованным способом гидро- термомеханической (кавитационной) обработки древесины без применения химических реагентов. Исходным материалом для переработки может служить нетоварная древесина (ветки, листья, опилки и др.)
Строительная смесь для печати cодержит зернистый материал с размером зерна более 0,5 мм от 10 до 60 % массы и дисперсный материал с размером зерна менее 0,1 мм от 40 до 90 % массы. Смесь предварительно приготавливают из двух или нескольких компонентов и смешивают до получения однородной массы. Не исключается вариант ее приготовления непосредственно в печатающей головке.
В качестве жидкости используют воду с добавками пластификаторов, фиброволокон и ускорителей (замедлителей) отвердевания, а полученное изделие выдерживают не менее 2 часов с последующей естественной или принудительной сушкой. Дополнительно в смесь можно вводить наполнители, пластификаторы, антизамерзающие добавки, связующие материалы.
 

Общие положения работы с материалами

Выбор компонентов строительной смеси определяется условиями эксплуатации строительных конструкций и необходимостью получения требуемых физико-механических свойств изделий: плотности, прочности, термостойкости, теплопроводности, устойчивости к механическим воздействиям в условиях значительного градиента температур и т. п.
Размер фракции определяет толщину и ширину слоя смеси, наносимого экструдером. Предпочтительно иметь толщину слоя от 5 до 50 мм. Подбирая гранулометрический состав смеси, изменяя размеры зерен отдельных компонентов, можно добиться необходимых свойств готового изделия.
Смешивание производят в растворных мешалках или специальных станциях до получения однородной массы. В процессе смешения возможно получение более предпочтительного гранулометрического состава порошкообразного материала в результате дополнительного измельчения.
Подача готового раствора в печатающую головку может производиться вручную и автоматизированным методом.
Выбор связующего материала зависит от выбора основных компонентов и добавок. Количество связующих материалов определяется необходимостью обеспечения достаточной прочности получаемого изделия.
Дополнительно могут вводиться пластифицирующие добавки в количестве менее 3 %, благодаря чему при меньшем содержании влаги получается необходимая плотная структура с меньшей пористостью и усадкой. Количественное содержание указанных добавок подобрано экспериментальным путем для получения необходимой плотной структуры путем снижения межзеренного трения при уплотнении посредством экструдирования или вибрации. В качестве указанных добавок предлагается использовать, например, кварцевую пыль, оливин, полифосфат натрия, кальцинированную соду и др. Вводить данные добавки можно как в сухом (при смешении компонентов), так и жидком виде (в том числе с раствором солей магния).
 

Возможности и технические решения. Перспективы АМ в строительстве

Ограничения связаны с отсутствием нормативной базы для использования АМ-технологий в строительстве. Поэтому сейчас в большинстве стран разрешено строительство домов не выше второго этажа. Хотя в Дубае, например, планируется до 25 % жилья, в том числе высотного, строить с применением АМ-технологий к 2030 г.
В РФ: конструкционный бетон для строительства высотных зданий по нормативам содержит не менее 20 % портландцемента. При использовании АМ-технологий это требование выполняется, поскольку материал для принтера нужен только для печати несъемной опалубки при построении многокамерных стен. Одна из камер выполняет функцию армопояса, куда укладывается арматура и заливается затем товарным бетоном нужной марки.
Перспективы АМ можно видеть в новых материалах, таких как самовосстанавливающийся бетон (залечивание трещин), аэрогель (сверхизолирующий материал, 99,98 % воздух), наноматериалы (сверхпрочные, сверхлегкие материалы для замены стальной арматуры), а также в новых подходах к строительству, таких как трехмерная печать и предварительно собранные модули. Все это может снизить затраты, ускорить строительство и повысить качество и безопасность.
Наибольшие перспективы просматриваются в сочетании роботизированных комплексов с традиционными технологиями строительства. ■

Литература

1. www.bkhoshnevis.com
2. www.contourcrafting.com
3. I. Klotz, M. Horman, M. Bodenschatz. A lean modelling protocol for evaluating green project delivery. Lean Constr. J. 3 (1) (2007) 1–18.
4. H. Nasir, H. Ahmed, C. Hass, P. M. Goodrum, An analysis of construction productivity differences between Canada and the United States. Constr. Manag. Econ. 32 (6) (2014) 595–607.
5. M. Molitch-hou, Branch technology is 3D printing the future of construction one wall at a time. https://3dprintingindustry.com/news/branch-technology-is‑
6. 3d-printing-the-future-of-const-ruction-one-wall-at-a‑time‑54149/ www.branch.technology
7. N. Hack, W. V. Lauer, F. Gramazio, and M. Kohler. Mesh Mould: Differentiation for Enhanced Performance. Rethinking Comprehensive Design: Speculative Counterculture, Proceedings of the 19th International Conference on Computer-Aided Architectural Design Research in Asia (CAADRIA 2014)/Kyoto 14–16 May 2014, pp. 139–148, 2014.
8. Norman Hacka, Timothy Wanglerb, Jaime Mata-Falcónc, Kathrin Dörflera, Nitish Kumard, Alexander Nikolas Walzera, Konrad Grasere, Lex Reiterb, Heinz Richnerb, Jonas Buchlid, Walter Kaufmannc, Robert J. Flattb, Fabio Gramazioa, Matthias Kohlera Mesh mould:
an on site, robotically fabricated, functional formwork
9. https://hightech.fm/2017/06/17/geobeton
    

Н.М. Максимов, ООО «Ника-Рус»
 

Информационные технологии в строительстве

• Направление: Инженерные науки и индустрии

• Направление: Инженерные науки и индустрии

Физика Информатика

Расписание

{{title}}

{{humanTime}}

{{#each stage. predmets}}
• {{this.name}}
{{/each}}

{{{desc}}}

{{#if online}}
• Онлайн
{{/if}} {{#if offline}}
• Оффлайн
{{/if}} {{#if isDistributed}}
• Распределенный
{{/if}} {{#if isFulltime}}
• Очный
{{/if}}

{{#each colorTypes}}
• {{this. name}}
{{/each}}

Профиль посвящен решению задач создания и управления информацией о строительном проекте на протяжении всего жизненного цикла объекта. Составляющими данного процесса являются в том числе цифровое информационное моделирование здания, создания цифровых “двойников”, автоматизация инженерных расчетов, прогнозирование функционирования и эксплуатации объекта.

Ключевой задачей профиля является цифровизация строительства через обеспечение возможности применения информационной модели здания для обеспечения максимальной эффективности проектных решений, применения цифровых технологий на строительной площадке, в том числе при планировании, организации, управлении и контроле качества.

Для решения данной задачи участникам предстоит создать и адаптировать ТИМ-модель здания, получить информацию об объекте, провести подбор и автоматизированные проверки качества проектного решения с учетом целевых показателей эффективности, обработать информацию, организовать взаимодействие различного программного обеспечения.

Этапы соревнований

Этап 1

В рамках первого отборочного этапа предстоит решить задачи предметного тура по информатике и физике. Через образовательный блок погрузиться в технологии и теоретические аспекты профиля. 

В инженерном туре участникам предстоит решать задачи по информационному моделированию зданий, визуальному программированию и выполнить расчеты (освещенность, инсоляция, теплотехника) — все это позволит подготовиться ко второму и заключительному этапу и развить необходимые компетенции.

Этап 2

Второй этап — командный, и для успешного решения задач необходимо сформировать команду, в которой представлены участники, готовые взять на себя одну или несколько ролей.

На втором этапе, работая в командах, необходимо выполнить ряд задач по следующим направлениям:

• информационное моделирование здания;
• наполнение модели информацией;
• работа с массивами данных;
• анализ инсоляции и освещенности;
• анализ энергоэффективности здания;
• анализ стоимости строительства и эксплуатации отдельных элементов здания.

Задания затрагивают различные темы и независимы друг от друга. Могут быть решены как всей командой, так и распределены между участниками.

Финал

Задача инженерного тура заключается в создании и адаптации информационной модели здания на основе автоматизированного анализа эффективности проектного решения с учетом требований строительства и эксплуатации здания. Задание имеет сквозное содержание, но разделено на несколько модулей. Ключевой технологией является информационное моделирование зданий, но для успешного решения понадобятся навыки программирования. Финалистам предстоит провести анализ требований к проектному решению, получить информацию об объекте, провести подбор и автоматизированные проверки качества проектного решения с учетом целевых показателей эффективности, обработать информацию, организовать взаимодействие различного программного обеспечения, внести изменения в модель и вывести отчет по заданным показателям.

Результатом работы является цифровая информационная модель (цифровой «двойник») объекта капитального строительства, соответствующая требования задания и позволяющая автоматизировать инженерные расчеты, прогнозировать функционирование и эксплуатацию объекта.

В качестве индивидуального задания на заключительном этапе финалистам предстоит решить задачи предметного тура по физике и информатике.

Требования к команде

• Информатика: Программирование, моделирование и формализация, работа с изображениями, базы данных, структуры хранения и обработки данных;
• Физика: механика, термодинамика, оптика.

• Навыки программирования в объеме школьной программы.

• Технологии информационного моделирования Renga/Autodesk Revit, визуальное программирование Dynamo/Grasshopper, программирование Python/C#.

Численность команды и роли

4 участника:

Инженер-конструктор — технологии информационного моделирования;

Инженер-конструктор — расчеты;

Программист — интеграция алгоритмов в САПР;

Программист — расчеты эффективности проектного решения.

Материалы подготовки

Организаторы

Три тренда на строительном рынке

Юра Лазебников, инвестор, предприниматель, эксперт в области высоких технологий, IT и киберспорта. Управляющий партнер TECHIIA Holding.

Изобретение перемычек произвело революцию в области строительства мостов; башенные краны привели к появлению небоскребов; а технология самонесущих стеклопакетов позволяет возводить большие стеклянные фасады без металлического каркаса. Кажется, человечество уже научилось строить любые объекты. Однако отрасль не стоит на месте; почти каждый год появляются новые технологии, которые позволяют строить еще быстрее, безопаснее и сложнее.

Если внимательно следить за строительными трендами, то я считаю, что их можно разделить на три категории: цифровизация отрасли (использование программных решений строительными компаниями для масштабирования), изобретение новых и улучшение существующих строительных материалов и конструкций, а также использование новых технологий и устройств, таких как тяжелые дроны или очки дополненной реальности. Вот как я вижу, как эти технологии влияют на строительную отрасль, и почему лидеры в этой области должны учитывать эти тенденции.

«Нельзя спешить с величием» — такие слова я слышу от строителей о реализации крупных проектов. И это имеет смысл: Великая пирамида в Гизе, крупнейшее сооружение древнего мира, строилась 27 лет. На строительство самого высокого небоскреба в мире Бурдж-Халифа ушло почти шесть лет.

Можно было бы предположить, что люди просто не научились быстрее строить сложные конструкции, но это не так. Строительство быстро может быть сделано с четким планом. Однако у многих разработчиков возникают большие проблемы с планированием и распределением бюджета. По статистике, реализация масштабных строительных проектов обычно занимает на 20% больше времени, чем планировалось, а затраты на строительство превышают бюджет на 80%. Возьмем снова Бурдж-Халифу: башня открылась на девять месяцев позже, чем планировалось, почти вдвое превысив бюджет.

ЕЩЕ ОТ FORFORBES ADVISOR

По моему опыту, основной причиной таких проблем является бумажная отчетность. По сути, это, пожалуй, самый значимый фактор на сегодняшний день, сдерживающий развитие строительной отрасли, которая является одной из наименее технологичных в мире.

Хорошая новость заключается в том, что эту проблему можно решить путем интеграции технологии информационного моделирования зданий (BIM) в строительный сектор. Облачные сервисы, такие как Autodesk BIM 360, Navisworks, ArchiCAD или Revit, позволяют выявлять потенциальные ошибки еще на этапе создания проекта, тем самым сокращая время реализации проекта на 50 %, уменьшая незапланированные изменения во время строительства на 40 % и сокращая бюджет на 52 %.

Эти показатели достигаются за счет эффективной коммуникации между всеми подрядчиками, которая, наконец, может происходить в облаке в режиме реального времени. Второй фактор — исключительная прозрачность: 3D-модель может дать подробное описание работ и технологий, помогая точно оценить количество материала и количество рабочих.

Недостатком BIM является высокая стоимость, из-за чего многие застройщики используют бесплатные, но менее эффективные методы планирования.

Одной из главных тенденций является использование в строительных блоках экологически чистых материалов, таких как конопля. Смесь стеблей конопли со вяжущими называется конопляным бетоном. Этот материал в два раза легче обычного бетона, более энергоэффективен и при этом столь же прочен.

Более экзотическим, на мой взгляд, является мицелий. По мере роста гриб создает биоматериал, который используется для изготовления изоляционных панелей, строительных блоков и даже чешуи, плитки и мебели. Панели из грибов обладают очень высокими тепло- и звукоизоляционными свойствами.

Еще один инновационный материал – это сочетание глины с гидрогелем. Такая гидрокерамика обладает охлаждающим эффектом, что актуально для теплых стран, где можно было бы добиться экономии на охлаждении помещений.

Многие экспериментируют с бетоном, одним из наиболее широко используемых материалов в мире; однако бетон не очень пластичен, со временем трескается и восприимчив к влаге. Одним из решений этих проблем является сочетание бетона с графеном. Графеновый бетон обладает очень высокой прочностью и не пропускает влагу. Обычные газобетонные стены, применяемые в быстром строительстве, можно заменить готовыми блоками, состоящими из керамогранитной плитки с вклеенными между ними теплоизоляционными материалами.

Наконец-то есть стекло. Здесь инновации в основном в подходе. Например, одна из компаний нашего холдинга разработала технологию безрамного остекления. В основе лежит специальный стеклопакет, не требующий рам и опор. Это меняет сам принцип остекления и позволяет исключить из здания ненужный и не очень экологичный алюминий.

Изобрести принципиально новую машину для рытья ям или перевозки грузов сложно, поэтому многие производители сосредоточены на совершенствовании существующих. Одним из примеров является переход с традиционного топлива на электричество, как, например, у 20-тонного экскаватора Komatsu, а другим примером является обучение машин выполнять задачи автономно, без участия человека.

Активно развиваются молодые сегменты, такие как рынок 3D-принтеров в строительстве, который растет со скоростью 69% в год. Однако эта цифра может быть еще выше; развитие некоторых технологий сдерживается действующими стандартами строительства.

Еще один сегмент — носимые технологии. Сюда входят очки дополненной реальности, которые позволяют человеку на строительной площадке получать информацию о расположении и свойствах объектов, предупреждения об опасностях или просто указания направления.

Носимые технологии обычно называют «умными». Умные шлемы, например, могут измерять параметры для расчета уровня усталости рабочих. Умная обувь может отслеживать перемещение персонала на строительной площадке и предупреждать об опасных зонах или потенциальных столкновениях со строительной техникой. Они могут даже генерировать энергию во время движения.

Мир меняется так стремительно, что я верю, новые технологии на строительном рынке не заставят себя долго ждать. Следующее большое событие в этой области, вероятно, будет связано с созданием планетарной поверхности. Возможно, это произойдет перед первым полетом на Марс, намеченным на 2037 год. Интересно подумать, можно ли будет строить дома-грибы на других планетах.

Деловой совет Forbes — передовая организация по развитию и установлению контактов для владельцев бизнеса и руководителей. Имею ли я право?

3 ключевые технологии для вашего строительного бизнеса

Скотт Ремер из Current Builders Construction во Флориде описывает технологию, которую его компания внедрила для повышения прибыльности.

16 ноября 2022 г.

Скотт Ремер

Текущие строители Строительство

Поскольку спрос на девелоперские проекты продолжает расти, строительные компании должны находить способы поддерживать эффективность, не жертвуя качеством проектов.

©HENADZ – stock.adobe.com

>Поскольку спрос на разработку продолжает расти, строительные компании должны найти способы поддерживать эффективность, не жертвуя качеством проектов.

Сегодня использование технологий является элементом строительства № 1, который повышает точность и выводит проекты на новый уровень. Благодаря постоянному развитию технологий и множеству вариантов оптимизации подходов к строительству, доступных сегодня, строительные фирмы могут развиваться, получая более качественные результаты за меньшее время.

Это дополнительно подтверждается Институт строительной индустрии, поскольку исследования подтверждают, что внедрение проверенной технологии может повысить производительность строительной отрасли на 30–45%, а также повысить предсказуемость и надежность материалов.

Некоторые из основных технологических отличий в отрасли включают:

• Информационное моделирование зданий. Все наши проекты моделируются в Revit еще до того, как лопата войдет в землю. Наш отдел BIM/VDC координирует свои действия с владельцем, проектной группой, командой проекта и всеми соответствующими торговыми партнерами для создания единой строительной модели. Благодаря недавнему внедрению инструмента Procore Coordinate Issue на платформе Procore наша компания может назначать и отслеживать обнаружение коллизий с помощью модели с большей скоростью и большей прозрачностью.
• SiteAware: цифровая платформа для проверки конструкции, SiteAware использует технологию дронов, модель BIM, контрактные чертежи и рабочие чертежи для полного сравнения фактических работ на месте с проектом до заливки бетона. В течение нескольких часов после сканирования фотографий создается отчет, показывающий любое отклонение от поля до модели, что позволяет внести исправления перед заливкой бетона.
• Роботизированный тахеометр: Роботизированный тахеометр позволяет использовать дистанционное управление в процессе компоновки, используя модель BIM и используя роботизированное геодезическое оборудование для реализации планов. Эта технология исключает человеческую ошибку и заменяет ее робототехникой для обеспечения точности.

В сочетании с BIM использование программного обеспечения SiteAware позволяет нам брать модели BIM и сравнивать их с видео с беспилотников, накладывая их на модель, чтобы идентифицировать и предоставлять информацию о том, что находится в земле, в течение двух часов. Это позволяет нам определить, смещены ли стены, балки или другие структурные элементы даже на несколько дюймов. Это уровень качества, которого у нас не было раньше в строительстве, что значительно улучшило производство, что привело к меньшему количеству возвратных работ.

Самое большое преимущество, которое Current Builders заметили в использовании технологий, заключается в том, что они не заменяют человека, а позволяют ему быть более эффективным. Информация обрабатывается быстро, что помогло благодаря открытому интерфейсу прикладного программирования (API) и интеграции для передачи программного обеспечения от одного к другому без дублирования в одном процессе.

BIM всегда был самым эффективным и действенным инструментом всех технологических достижений за последнее десятилетие. Различные отделы теперь могут легко координировать свои действия между проектными группами, партнерами, заинтересованными сторонами проекта и персоналом на месте, предоставляя физические чертежи и файлы для размещения в системе.

Разница между сегодняшним днем ​​и 10 лет назад заключается в том, что процессы были разрозненными. Завершение всех аспектов проекта занимало гораздо больше времени из-за разъединения — документы должны были пройти через несколько рук, прежде чем они были рассмотрены внешними клиентами и архитекторами. Например, в прошлом заказ на изменение, процесс, повторяющийся десятки (если не сотни) раз для каждого проекта с несколькими этапами и редакциями, должен был пройти через семь-десять рук, прежде чем его вынесли за дверь. Этот долгий и затянувшийся процесс монополизировал время и умственные способности, но с помощью Procore процесс значительно сократился за счет сокращения общего количества шагов, избыточных проверок и интеграции команды владельцев/проектировщиков в программное обеспечение.

Использование BIM позволило нам использовать и хранить данные о каждой спецификации конструкции от начала до конца, собирая информацию обо всем, от механического оборудования до стоимости материалов и всего, что между ними. Это также позволило использовать собранную информацию для оценки графика планирования и оказания помощи в организации строительства на месте.

Эта информация позволила всем сторонам, участвующим в разработке проекта, объединиться и создать единую модель, в которой все данные о структуре находятся в одном месте на всех этапах процесса строительства. Данные в BIM также могут использовать моделирование для отслеживания и планирования процесса строительства на каждом этапе, что обеспечивает большую эффективность и меньше возможностей для ошибок.

По мере того, как технологии в строительстве продолжают развиваться, более качественные результаты становятся своевременными. Основываясь на опыте использования BIM и его влиянии на наши проектные циклы, мы уверены, что технологические достижения в этой области со временем будут становиться все более эффективными, поскольку отрасль движется к более продвинутому способу ведения строительства.

Когда рабочие места станут автономными?

2023 Строительные технологии – главный тренд

Отсутствие гарантий рецессии: Dodge Data представляет перспективы строительства на 2023 год

Как облако может нейтрализовать программы-вымогатели

Как улучшение отношений с клиентами может увеличить доход

Дж.Дж. Партнерство Keller-DRIFIRE расширяет линейку средств индивидуальной защиты SAFEGEAR

Влияние на производство в полевых условиях с помощью ясности

Стартовый набор для отслеживания активов Rooster

Этот комплект содержит все необходимое для начала отслеживания работы работающего, не работающего и тяжелого оборудования и автоматизирует создание отчетов за 1 доллар США* в месяц.

Пять ключевых соображений при продаже вашего бизнеса

При подготовке к продаже бизнеса есть пять основных областей, на которых предприниматели должны сосредоточиться для успешной продажи на современном рынке.

8 способов улучшить строительный бизнес

Все, чему я научился за свою многолетнюю карьеру каменщика, отражено в этих восьми уроках: ставьте на первое место свою культуру, учитесь на своих ошибках, делитесь своими знаниями, будьте уверены в себе, верьте в старое и новое и всегда будьте соседом.

Агония простаивающего оборудования на строительной площадке

Плохое управление стоит денег двумя способами; потеря работы и рост затрат.

ChatGPT: следующий рубеж строительных контрактов

Находите ли вы генеративный ИИ захватывающим или пугающим (или, может быть, и то, и другое), ИИ уже оптимизировал строительные контракты.

Сообщений об авариях в индустрии доступа с электроприводом больше, а погибших меньше

Несмотря на увеличение количества сообщений об авариях за последний год, показатели смертности в наиболее распространенных типах аварий снизились, согласно Глобальному отчету IPAF о безопасности.

Работа с асбестом

Как подходить к работам по подготовке пола в зданиях с асбестом и варианты, которые подрядчики должны иметь при работе с асбестосодержащим полом.

Открыта регистрация на PAVE/X 2024

Первое мероприятие, которое пройдет с 30 января по 1 февраля в Сан-Антонио, включает более 60 часов обучения, демонстрацию оборудования в реальном времени и обширную торговую площадку0112

Во второй день конференции NAPA Midyear 2023 в Канзас-Сити, штат Миссури, конгрессмен (справа) Сэм Грейвс вышел на сцену и провел живую беседу с вице-президентом NAPA по делам правительства Нилом Эламом. Грейвс является председателем Транспортного комитета Дома.

Субподрядчик по арматуре рассказывает об инновационном мышлении и роботе для обвязки арматуры

Барб Шиди, президент и главный исполнительный директор MKE Iron Erectors, рассказывает об использовании компанией машины для обвязки арматуры TyBOT от Advanced Construction Robotics

Обучение клиентов является ключом к развитию вашего бизнеса с помощью инфракрасной технологии

Вы можете значительно расширить свои возможности и прибыль с помощью инфракрасного ремонта асфальта, но вы должны быть готовы ответить на вопросы клиентов и продемонстрировать его преимущества.