ИНТЕРВЬЮ ЛЕРТО - INDUSTRY 3D Ч.2

В предыдущей статье мы рассказывали об инновационном продукте — строительном 3D-принтере для печати бетоном по технологии сухой подачи смеси, позволяющем вывести 3D-печать бетоном на новый уровень. При этом мы лишь вскользь коснулись, безусловно, в первую очередь интересной коллегам-аддитивщикам темы особенностей и преимуществ его применения. «Лерто» с языка Эсперанто переводится, как «навык». И даже здесь основатель и изобретатель Алексей Розов подошёл к названию своего «корабля» более чем осознано, заложив в него ДНК постоянного совершенствования благодаря приобретаемому опыту и навыкам команды разработчиков и пользователей. В сегодняшней публикации Алексей расскажет нам о своём технологичном детище, а также поделится своими соображениями на счёт того, как же должна развиваться и выглядеть инновационная, печатная, строительная отрасль.

Что нами движет? В основе культурного кода компании Лерто лежит созидательная деятельность с целью сделать жизнь людей гармоничнее и комфортнее. Согласитесь, здесь многое зависит от качества того пространства, где люди живут, работают, отдыхают. Строительные принтеры — это инструмент, с помощью которого будут создаваться пространства будущего. И в этом плане возьму на себя смелость утверждать: Лерто — это больше, чем просто удобные 3D-принтеры. Концепт Лерто — это продуманная на годы вперёд экосистема, где принтер — лишь первая ступень к вершине.

Однако как известно, всё познаётся в сравнении. Эта статья — о том, как печатают на стройках сейчас, с какими сложностями приходится сталкиваться пользователям строительных принтеров на практике, и как концепт Лерто решает эти проблемы.

В первую очередь 3D-печать — это про эксклюзивные формы, бионическую архитектуру зданий, уникальный ландшафтный дизайн. И если грамотно использовать преимущества печати, то мы получим красивый функциональный дизайн зданий и пространств с целесообразной экономикой процесса. Но сейчас строительная печать сфокусировалась на печати несъёмной опалубки типовых коробок целиком большими принтерами, которые печатают внутри себя. В результате в силу особенностей техпроцесса печатная архитектура всё больше похожа на традиционные формы с прямыми стенами, с которыми она не может конкурировать в цене, поскольку дешевле и быстрее возвести типовую коробку из тех же газоблоков.

Принтер Лерто печатает тонкими слоями изделия скульптурного качества, это позволяет печатать смелые углы нависания и лучшую детализацию, что позволяет планировать лучшую архитектуру, впечатывать орнамент интерьера, ниши под мебель и светильники, усложнять форму стены, формируя вентилируемые фасады и ниши под железобетонный каркас и утеплитель. Таким образом, футуристическая архитектура, высокая точность и впечатанные элементы выводят аддитивное строительство на совершенно новый уровень экономической целесообразности.

Как печатают принтеры портальной конструкции? Из специального силоса сухая смесь поступает в смеситель, из которого насос качает жидкий бетон по шлангу. Шланг крепится к роботу-руке, на которой закреплён экструдер. В блоке расположены драйверы приводов руки. Из-за большой мощности, необходимой для замешивания бетона, его прокачки по шлангу и перемещения тяжёлых элементов принтера в пространстве весь комплекс требует подключения к сети 380 вольт.

В принтере Лерто весь этот комплекс встроен в единую автоматическую систему замешивания смеси с водой и автопромывки. Работает от обычной розетки 220В. Его очевидные преимущества — доступность сетей и низкое энергопотребление.

Погода вносит существенные коррективы в график работ на улице. Обильные осадки, сильный ветер, заморозки, палящий зной — всё это ведёт к прерыванию работы 3D-принтера, иногда на много дней.

При благоприятных условиях за строительный сезон один уличный принтер может напечатать 6 зданий в 80 — 100 квадратных метров. Значит, строительная компания должна иметь ресурсы на шесть земельных участков, фундаментов, стен, крыш, комплектов окон и дверей для закрытия теплового контура. Зимой — ресурсы на внутреннюю отделку и оснащение шести объектов. И такой же объём средств для обеспечения работы на следующий год, пока эти шесть домов продаются.

Лерто принтер печатает элементы зданий и сооружений в стабильных условиях закрытого помещения круглый год по префаб технологии, где один оператор управляет четырьмя принтерами. В месяц четыре принтера выдают домокомплект 100 квадратных метров. Таким образом, за год можно напечатать 12 зданий.

Все строительные принтеры печатают внутри себя, и поэтому их размер больше печатаемого изделия. Большой размер неизбежно приводит к большой массе конструкций, в свою очередь, требующих высокой мощности приводов. Большая масса с высокой мощностью мотор-редукторов несёт потенциальную опасность обслуживающему персоналу.

Также для печати больши́м портальным принтером необходимы большие финансовые и трудозатраты и в ряде случаев — высокие компетенции персонала. Доставка огромного принтера на стройплощадку, его монтаж, калибровка, последующий демонтаж — всё это дорого и трудоёмко.

Лерто принтер компактный не просто так. Первое, что понимает пользователь после начала печати, что бетон — тяжёлый. Если мы печатаем круглый год в комфортном помещении, то логичнее печатать небольшие формы, которые удобно транспортировать. А для их печати зачем нам громоздкий сложный принтер?

Лерто — коллаборативный робот, потому что движущаяся часть у него лёгкая, моторчики невысокой мощности с обратной связью, и если сталкивается с препятствием, то встаёт на паузу и не сможет нанести вред человеку. Принтер Лерто выполнен по SCARA кинематике и печатает рукой манипулятором рядом с собой. Его легко перевозить и просто монтировать.

Четыре принтера Лерто займут столько же места, как один портальный. Зона печати — полуцилиндр диаметром 4,8 метра. Высота печати любая и ограничивается только потолком здания. По стоимости одного большого строительного можно купить несколько принтеров Лерто, где один оператор управляет сразу четырьмя принтерами. Удобно, выгодно и несколько экструдеров всегда производительнее, чем один.

Чем печатают уличные строительные принтеры? В этой части важно начать с конца. Вы напечатаете здание 100 квадратных метров с внутренними перегородками. У вас уйдёт 60 тонн смеси для принтера, и это без учёта пенобетона, который заливается в простенок после печати. шестьдесят тонн — это три фуры, которые будут завезены на объект до печати и разгружены краном вокруг строительной площадки. В процессе печати сначала в смеситель будете носить мешки со смесью с ближайшего поддона, а потом придётся перетаскивать от дальних поддонов, либо использовать грузоподъёмную технику для логистики и облегчения физического труда. В любом случае вручную перенесёте 60 тонн. Есть, конечно, вариант изготавливать смесь для печати на объекте, но для этого надо завезти отдельно цемент, песок, добавки и, взвешивая каждый компонент, замешивать бетонную смесь. Такой подход снижает затраты на материал, но сильно увеличивает трудоёмкость и зависимость от человеческого фактора.

Лерто принтер создан для печати любой смесью из ближайшего строительного магазина. Благодаря нашей разработке проточного бетоносмесителя-экструдера принтер может замешивать очень густую бетонную смесь, за счёт чего расширяется номенклатура пригодных для печати смесей. Это, в свою очередь, снижает конечную стоимость продукции и повышает конкурентоспособность 3D-печати.

3D-печать сопряжена с большой длительностью технического процесса. Потому все бизнес-модели по аддитивному производству основаны на фермах из множества 3D-принтеров. И только строительные принтеры пытаются сформулировать бизнес-модель, основанную на одном принтере, который печатает внутри себя дома на улице и обслуживается бригадой минимум из двух человек. Этим работникам достаётся трудоёмкий процесс подготовки, само́й печати и грязный процесс промывки всего комплекса оборудования в конце печати. А в некоторых принтерах необходимо ещё и регулярно вручную загружать бетон в бункер.

Компания Лерто решила эту проблему за счёт высокой автоматизации процесса, где принтер сам замешивает и промывается, один оператор может управлять сразу четырьмя принтерами, печатая в комфортных условиях круглый год. Что повышает производительность и культуру труда.

Уличные строительные принтеры замешивают бетонную смесь в отдельном устройстве и прокачивают её по шлангу в экструдер. Для этого они должны сделать бетонную смесь пластичной (текучей) для прокачки по шлангу, но после выдавливания напечатанный слой должен держать форму (не растекаться) и держать на себе последующие слои. Чтобы добиться этого, операторы стараются затворять бетон минимальным количеством воды и добавляют пластифицирующие добавки. Густая бетонная смесь повышает давление в шлангах, что повышает нагрузку на привод насоса и увеличивает износ геротора, а химические добавки увеличивают стоимость. Также таким принтерам приходится печатать большой периметр, чтобы слой бетона успел схватиться, либо, если речь идёт о небольших изделиях, печатать по одному слою по всей зоне печати, потом возвращаться к печати второго слоя начиная с первого изделия.

Как мы решили эту проблему? Сначала немного теории. Водоцементное отношение (В/Ц) — отношение массы воды к массе цемента. Это одно из базовых понятий бетоноведения, применяется для прогнозирования свойств цементного теста, цементного раствора, бетона. Минимальное количество воды, необходимое для гидратации цемента (примерно 25% от массы цемента или В/Ц = 0,25), не способно обеспечить пластификацию строительного раствора или бетона до консистенции, пригодной в практических целях. Любое количество воды, добавленное к цементу сверх необходимого для гидратации, приводит к уменьшению прочности цементного камня (строительного раствора, бетона). При прочих равных условиях водоцементное отношение определяет прочность бетона.

Благодаря уникальному проточному бетоносмесителю-экструдеру собственной разработки принтер Лерто может затворять сухую смесь минимальным количеством воды и при этом способно экструдировать максимально густую смесь с минимальной пластичностью бетонного теста.

Усадка бетона — это естественное уменьшение объёмов застывшего или застывающего бетонного раствора. Усадочный процесс происходит постепенно и непрерывно на всех этапах «созревания» бетона. Во время усадки в затвердевающем массиве могут возникать трещины, а сам бетон подвергается опасности превратиться в хрупкий крошащийся известняк. Чем крупнее изделие, тем больше внутренних напряжений в нём возникает.

Это одна из причин, почему принтеры Лерто печатают небольшие изделия в цеховых «тепличных» условиях, что снижает риск растрескивания. Также ускорить созревание бетона можно с помощью пропарочной камеры, что невозможно в уличных условиях.

Каждый уличный строительный принтер имеет шкаф управления с экраном управляющего контроллера или подключённым к нему компьютером, что привязывает оператора к конкретному месту, с которого он может осуществлять контроль и управление.

WiFi web control Лерто принтера даёт возможность удалённого управления, где высококвалифицированный персонал может управлять с любой точки мира, а работники на местах обслуживать оборудование

У громоздких строительных 3D-принтеров есть проблема. Из-за их большого размера проводка у них исчисляется сотнями метров. Для удобства монтажа в нужных местах её размыкают и ставят штепсельные разъёмы. В процессе перемещения экструдера по координатам провода складываются и раскладываются тысячи раз за одну печать, что усугубляется погодными условиями — перепадами температур и влажности. Всё это влечёт за собой сбои в работе принтера. Металлические конструкции принтеров ещё и подвержены коррозии, они особенно уязвимы в уличных условиях.

Корпус принтера Лерто выполнен из алюминия и полимеров. Он не подвержен коррозии, долговечен. Пластик колерован на весь объём. Значит, нет риска сколов, и отслоения краски и царапины не бросаются в глаза. Алюминиевые детали мы не красим, что снижает итоговую стоимость машины. Принтер Лерто имеет минимальную длину проводки, у него нет штепсельных разъёмов, вся электросистема спаяна. Принтер поставляется в сборе. После монтажа остаётся только вставить вилку в розетку 220 В. и начать печать.

Большие строительные принтеры состоят из ферм. Это облегчённые пространственные конструкции, способные держать нагрузку. В собранном состоянии строительный принтер занимает целую фуру. Конструкция принтера привязана к определённому конструктиву, а зачастую к конкретному производителю ферм. Производителю принтеров для поставки в дальние регионы необходимо организовать доставку объёмного груза, а для организации дополнительного производства в других странах нужно полностью копировать всё производство или адаптировать чертежи под местного производителя ферм.

Как мы решили эту проблему?

В первую очередь мы ориентируемся на российский рынок, но проектировали свой принтер с прицелом на создание его производства в любой точке мира, потому в конструкции используем материалы и технологии, доступные повсюду.

А принтеры мы печатаем на принтерах. Компания Лерто имеет собственную ферму фотополимерных принтеров, на которых печатаются детали принтеров для печати бетоном.

Девиз конструкторского отдела Лерто: «Лучшая деталь — отсутствие детали». Конструкторы проектируют деталь максимальной сложности. Корпус получает промышленный дизайн, нишу под редуктор с посадочными местами под подшипники и сальники, каналы для смазки, отверстия для сборки и ниши под закладные гайки, пазы для уплотнителя и даже индивидуальный идентификационный номер с указанием даты производства. Всё это в одной детали 3D-модели, которая хранится на сервере компании с множеством независимых бэкапов. Потому, когда бы ни понадобилось повторить деталь, мы можем напечатать из архива именно её.

Традиционными методами её не повторить, а изготовить заново — непомерно дорого. Наше преимущество в том, что мы не внедряли аддитивные технологии в действующее производство, а при открытии компании начали проектирование под область печати конкретных принтеров.

Фотополимерная печать ускоряет разработку, повышая интенсивность итераций. Через полгода после выхода первого промышленного образца мы производим версию 1.3, в которой есть некоторые элементы 8 версии. Так, с высокой динамикой повышается надёжность и внедряются новые функции.

Источник: https://industry3d.ru/at-news/printer-lerto-trudnyy-put-k-prostote/