Как напечатать образовательное пространство на 3D-принтере

Какое нужно оборудование, чтобы напечатать учебное здание на 3D-принтере, оправдана ли такая стройка экономически и зачем вообще все это нужно? EdDesign Mag изучил примеры школ и образовательных пространств в Африке, Китае, на Мадагаскаре и в Украине, чтобы разобраться, как устроено строительство с помощью 3D-печати.


Школа-класс в Африке и на Мадагаскаре

 

Доступность базового образования во многих странах остается на очень низком уровне. По данным ЮНЕСКО, сегодня количество детей в возрасте до 10 лет, которые не умеют читать и писать самые элементарные фразы на родном языке, достигло своего пика за последние сто лет. Расширить доступ к образованию могут инновационные технологии в области архитектуры и строительства. Например, 3D-принтеры, на которых можно печатать целые здания. Такие стройки проходят намного быстрее классических и требуют меньше экономических и человеческих ресурсов. 

Первая в мире школа, полностью напечатанная на 3D-принтере, появилась летом 2021 года в Малави — стране, расположенной в Юго-Восточной Африке. Проект осуществила компания 14Trees — совместное предприятие швейцарской компании по производству строительных материалов Holcim и британской CDC Group, учреждения по финансированию развития при правительстве Великобритании. Организация привлекла к проекту датскую компанию COBOD, которая производит роботы-принтеры для 3D-строительства.

По оценкам Детского фонда ООН (ЮНИСЕФ), только в Малави не хватает 36 000 учебных классов. На их строительство классическими методами уйдёт около 70 лет. В проекте 14Trees считают, что при помощи 3D-печати проблему можно решить всего за 10 лет. Первое здание в Малави 14Trees возвели всего за 18 часов. Это одноэтажная постройка площадью 56 кв.м с одним помещением внутри — классом для занятий. Школа вмещает около 30 человек. 

 

Здание возведено из бетона: 3D-принтер наносит его слой за слоем по разработанному макету. Строительство получается экономически выгодным благодаря тому, что в процессе задействовано меньше людей, чем в классической стройке. Для того, чтобы распечатать здание, не нужна бригада строителей: только несколько супервайзеров, которые следят за процессом. Кроме того, расходуется не так много сырья, а 3D-принтер не оставляет такого количества строительного мусора, как при классических методах строительства.

школа на 3d принтере в Африке

Фото предоставлено Thinking Huts

 

В апреле 2022 года 14Trees напечатали еще одну школу в городе Фианаранцуа на Мадагаскаре — в сотрудничестве с организацией Thinking Huts. Этот регион также нуждается в доступном образовании: по данным ЮНЕСКО, каждый третий ребенок в Мадагаскаре не заканчивает начальную школу, при этом 97% десятилетних детей не могут читать отдельные предложения, даже если прошли начальную ступень школьного обучения.

Школа площадью 65 квадратных метров вмещает до 30 учеников. Здание строилось около 18 часов, ещё три недели ушло на завершение конструкции. Однако всего, по словам CEO Thinking Huts Мэгги Граут, от идеи до воплощения проекта прошло около семи лет. Основная часть времени ушла на поиск инвесторов и команды для реализации задумки.

Эта школа стала первой в серии из ста заведений, где будут учиться дети в возрасте от 4 до 16 лет. Thinking Huts планируют построить такие учреждения в странах, где доступ к образованию находится на особенно низком уровне. Чтобы достичь этой цели, в Thinking Huts используют технологию 3D-печати. 

Идейная вдохновительница и CEO Thinking Huts Мэгги Граут — предпринимательница из США с африканскими корнями. Девушка основала компанию в 15 лет. «В детстве меня удочерила семья из Китая, и я получила хорошее образование, — рассказывает Мэгги. — Я знаю, что всё могло бы пойти по другому сценарию». 

Мэгги Граут говорит, что здания Thinking Huts имеют гибридную конструкцию: стены печатают на 3D-принтере, а остальные части делают из материалов местного производства. «Это гарантирует, что мы по-прежнему нанимаем локальных рабочих, а также обучаем их новым навыкам», — уверена девушка. В строительстве школы на Мадагаскаре принимали участие 20 человек. В Thinking Huts надеются создать новые рабочие места в регионе. 

Рассуждая о будущем проекта, Мэгги рассказывает, что в ближайших планах — ещё одна школа. На этот раз кампус будет выполнен в более сложной форме пчелиных сот, а не прямоугольной, как предыдущие проекты. Такой формат конструкции позволяет вместить в одно здание сразу несколько классов, а значит, школа сможет принять большее количество детей. 

 

Мэгги Граут, идеолог и CEO Thinking Huts считает, что печать зданий на 3D-принтере экологичнее привычных способов постройки. «3D-печать позволяет нам ограничить количество производимых цементных отходов благодаря точности технологии», — говорит она. И добавляет, что школы рассчитаны на срок службы не менее 100 лет, что также отвечает принципам осознанного производства. 

Фото: Mattea Linae для Thinking Huts 


Начальная школа во Львове

 

Во Львове при поддержке французского благотворительного фонда TEAM4UA напечатают учебный корпус для первоклассников школы №23. TEAM4UA использует новейшие методы строительства, включая 3D-печать. Фонд готовит к отправке в украинский город большой 3D-принтер, с помощью которого будут возведены стены будущего здания.

 

Для фонда этот проект станет первым на территории Украины. Во Львове находится 250 тысяч людей, бежавших сюда из других частей страны, 75 тысяч из них — дети. Поэтому мэрия попросила TEAM4UA первым делом возвести школу. 3D-печать выбрали, потому что этот метод позволит завершить строительство за несколько месяцев: кампус обещают соорудить до конца 2022-го года. Строительство бетонного здания заняло бы до двух лет.

Начальная школа во Львове

Фото: 3dprintingindustry.com

 

За реализацию идеи, архитектурную концепцию и визуализацию будущей школы отвечает украинская студия balbek bureau. Архитекторы планируют возвести конструкцию в один этаж с учебными классами, общим холлом, учительской и санузлами. 

Проект может стать самым крупным зданием в мире, полностью построенным по технологии 3D-печати. Новый корпус школы должен начать работу в следующем учебному году, в сентябре 2023-го. В дальнейших планах — строительство в Украине других сооружений и поставка в страну еще 15 3D-принтеров.


Книжный павильон в Шанхае

 

Технология 3D-печати востребована не только в кризисных регионах. Весной 2021 года в шанхайском научно-технологическом парке Baoshan Wisdom Bay открылся книжный павильон, напечатанный на 3D-принтере. Конструкция составляет часть местного проекта Art Bridge Space. Все постройки, возведённые участниками этой инициативы, используются для книжных выставок, научных лекций, дискуссий и других мероприятий. 

 

Общая площадь павильона — около 30 квадратных метров, он может вместить 15 человек. Здание спроектировали профессор Школы архитектуры Университета Цинхуа Сюй Вэйгуо и его студенты. После этого дизайнеры создали 3D-модель здания с помощью программы MAYA — на этом этапе проверяются жизнеспособность конструкции и её устойчивость. Далее готовую модель «распечатал» 3D-принтер. Благодаря такому способу строительства здание получило особенно плавные линии стен и изогнутую форму. 

Фото: archdaily.com

 

Команда проекта использовала специальный фибробетон — он используется для монолитного строительства. В этом материале равномерно распределены волокна, выполняющие армирующую роль. Кроме того, для фибробетона не нужна система опалубки — вспомогательная конструкция из дерева, металла или других материалов, служащая для придания формы зданию. 

Для печати конструкции потребовалось два роботизированных 3D-принтера: один работает над фундаментом здания и его основной конструкцией, другой — над стенами и крышей. Для управления каждым инструментов требуется всего два супервайзера, в общей сложности в строительстве участвуют около пяти человек.

Фото: archdaily.com

 

 

октябрь 2022

 

Читать похожие материалы: 

Свет как функция: что надо знать про освещение разных школьных зон
Энергоэффективная школа. Как рационально и выгодно потреблять ресурсы: гид для школ

Для улучшения работы сайта и его взаимодействия с пользователями мы используем файлы cookie
Понятно