Проектирование завода по производству сухих строительных смесей на потребительском рынке

     СОДЕРЖАНИЕ
Введение…………………………………………………………………   3 
1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА……………………………………………  5
   1.1 Сухие смеси в строительстве…………………………………… 6
   1.2 Виды ССС…………..…………………………………………..   6
   1.3 Современные аддитивные технологии……………………….
   1.4 Особенности СС для 3D печати……………………………….   9
   1.5 Выводы…………………………………………………………..
   2 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ…………………..……………….   12
      2.1 Описание продукции
      2.2 Назначение продукции
     2.3 Выбор сырья полуфабрикатов и комплектующих деталей для производства
2.4 Проектирование цеха сухих смесей
2.4.1 Разработка технологических схем производства ссс
   2.4.2 Проектирование основных технологическихопераций
     2.4.3  Расчет производительности технологической линии
     2.4.4 Расчет потребности в технологическом транспорте
    2.4.5 Определение состава производственной бригады
2.5 Проектирование рецептов приготовления ССС
     2.5.1. Приготовление сухой строительной смеси
2.6 Контроль производства, качества выпускаемых изделий, организация комплексной системы управления качествомпродукции
   3 	РАССЧЕТНАЯ ЧАСТЬ………………………… …  ……… 13
      3.1 Режим работы предприятия
      3.2 Расчет производственной программы
      3.3 Расчет потребности сырьевых материалов
      3.4 Расчет складов сырья и готовой продукции запас всех компонентов 
      3.5Расчет и выбор дополнительного технологического оборудования 
   3.6Теплотехнический расчет
   4 ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
      4.1 Расчет плана по труду и заработной плате
      4.2 Расчет затрат на материалы
      4.3 Расчет накладных расходов
      4.4 Определение годовой суммы затрат и калькуляция себестоимости работ изготовления изделия
      4.5 Расчет договорной цены на изделие
      4.6 Расчет экономии денежных средств за счет повышения производительности труда
      4.7 Оценка экономической эффективности и привлекательности проекта
   5 ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ............................  27
    ВВЕДЕНИЕ
    
    На сегодняшний день сухие строительные смеси являются одним из наиболее популярных отделочных материалов, подтвердившим свою эффективность практикой применения в строительстве. Сухие строительные смеси обладают рядом весомых преимуществ перед традиционными растворами, приготовленными вручную на строительных площадках или в заводских условиях/1/.
    Отрасль производства сухих строительных смесей можно считать одной из самых перспективных и экономически привлекательных из всего строительного комплекса России. Применение их взамен традиционных растворов и бетонов значительно сокращает сроки производства строительных работ, улучшает культуру производства, снижает трудоемкость, повышает стабильность физико-механических характеристик конечного материала, уменьшаются расходы на транспортировку и хранение /2/.
         Мировой и отечественный опыт использования сухих смесей, показал их высокую эффективность и преимущества по сравнению с традиционными методами проведения работ:
 повышение производительности труда в 1,5—5 раз в зависимости от вида работ, механизации, транспортировки и т. д.;
 снижение материалоемкости по сравнению с традиционными технологиями в 3—10 раз в зависимости от видов работ (плиточные работы — в 7 раз.выравнивание стен и полов — в 10 раз);
 стабильность составов и, как следствие, повышение качества строительных работ;
 длительность срока хранения без изменения свойств и расходование по мере необходимости;
 возможность транспортирования и хранения при отрицательной температуре /3/.
    В настоящее время в мире выпускается широкая номенклатура сухих смесей для различных видов строительных работ.?4/.
     Современные сухие строительные смеси- это сложные по составу многокомпонентные (до 10 ингредиентов) композиции различных материалов. Они лишены многих перечисленных недостатков и имеют стабильный состав, что обеспечивает им заданные свойства. Главной отличительной особенностью современных сухих смесей является то, что они могут использоваться в тонкослойной отделке.
    Для приготовления ССС необходимо использовать материалы, обеспечивающие получение как на стадии применения, так и конечного продукта с комплексом заданных технологических и эксплуатационных свойств. Кроме того для решения данной задачи необходимо обеспечить требуемые однородность состава, условия хранения и технологию применения.
    Применение гипсовых вяжущих в строительстве имеет тысячелетнюю историю, начавшуюся еще до нашей эры. Такие материалы традиционно использовали в Древнем Египте, Персии, Риме, Греции при возведении зданий и сооружений, многие из которых сохранились до наших дней. Использование составов на основе гипсовых вяжущих обусловлено во многом совокупностью положительных свойств, присущих данной группе вяжущих. В первую очередь, это отсутствие усадочных деформаций, быстрый набор прочности, хорошие тепло-  и звукоизолирующие свойства, достаточная огнестойкость. Так как применение ориентировано в основном на производство внутренних работ, то к привлекательным свойствам  добавляются также хорошие экологические характеристики и высокаяпаронепроницаемость.
    Однако, несмотря на многовековой опыт использования и высокие потребительские свойства современное применение составов на основе наиболее доступного в России гипсового вяжущего бета-полугидрата ограничивается штукатурками и шпаклевками для помещений с нормальным режимом эксплуатации. В основном это связано с тем, что материалы имеют низкую водостойкость /5/.
    На сегодняшний день  анализ, разработка и усовершенствование рецептур является вопросом, интересующим большинство производителей сухих строительных смесей. Наиболее важным фактором в оптимизации составов является уменьшение расхода вяжущего и снижение себестоимости конечной продукции. Очень часто производители пытаются улучшить качество смеси за счет введения либо повышенного количества вяжущего, любо сложного комплекса дорогостоящих химических добавок. Однако каждая добавка имеет свой механизм взаимодействия с вяжущим, и, как правило, проявляет как положительные, так и отрицательные эффекты. При использовании большого количества добавок происходит колоссальное увеличение себестоимости сухой смеси и заметное ухудшение ее рабочих характеристик/1/. Поэтому важным вопросом является разработка составов  сухих строительных смесей на основе гипса с максимальным использованием местных сырьевых ресурсов и оптимальным содержанием эффективных продуктов строительной химии различного функционального назначения.
Ежегодно в Белгородской области вводится сотни тысяч метров жилья под самоотделку. Проведение довольно больших объемов работ по устройству стяжки подполы, оштукатуриванию стен вызывает необходимость использования до 30- 40 кубометров растворных смесей только на отделке одной квартиры. В таких ситуациях применение недорогих экологически чистых сухих отделочных смесей намного позволило бы упростить и удешевить весь процесс.
В зависимости от мощности предприятия для производства сухих строительных смесей (ССС), рецептуры и видов смесей, особенностями используемого сырья и компонентов смеси, а также требований к виду отгрузки ССС (в упакованном виде или "навалом" в цементовозы или другие транспортные емкости) структурируется технологическая схема производства и определяются требования к технологическому оборудованию[1].
      Актуальность дипломной работы обусловлена тем, что ассортимент сухих строительных смесей расширяется, повышается спрос на данный вид товара, но возникают проблемы с их качеством. В современных условиях с большим разнообразием сухих строительных смесей очень важен вопрос качества для своевременного выявления фальсификации товара.
      Целью дипломной работы является проектирование завода по производству сухих строительных смесей  на потребительском рынке г. Белгорода.
      
1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА
 Сухие смеси в строительстве
   Сухие строительные смеси – материал, без использования которого не обходится сегодня, пожалуй, ни одна стройка или ремонт. 
Многообразие сухих смесей для различных строительных работ порой заставляет задуматься над выбором подходящего материала. 
   Сухие строительные смеси давно и прочно вошли в обиход строителей, причем не только простые, состоящие из цемента и песка, но и так называемые модифицированные (с полимерными и органическими добавками). Первоначально из-за простоты производства, наибольшую часть выпуска ССС составляли смеси первой группы, однако поиск производителями все более конкурентоспособных рецептур привел к тому, что доли простых и модифицированных смесей сравнялись. За последние годы благоприятной конъюнктуры и доступных кредитных ресурсов производители тех и других серьезно увеличили производство, появилось много новых предприятий, специализирующихся на выпуске ССС.
   Существует мнение, что качественные смеси могут производить только крупные предприятия.В условиях крупного производства предпринимается ряд мер для повышения качества продукции: создаются собственные химические лаборатории для усовершенствования и разработки новых строительных смесей; проводятся мастер-классы, на которых строителей учат правильно использовать ту или иную сухую строительную смесь. На самом деле, для производства смесей высокого качества необходимы: качественное минеральное и органическое сырьё (песок, известь, гипс, цемент), точное соблюдение рецептур, современное оборудования для перемешивания ингредиентов, химические добавки, для обеспечения требуемых свойств, а также наличие постоянного контроля сырья, производства и конечного продукта. А комплектация модульного завода по производству ССС позволяет соблюдать эти правила. Увеличение объемов рынка сухих строительных смесей повлекло за собой появление мелких производств ССС, это региональные производители, работающие на рынке своего региона и обеспечивающие потребность потребителей в оперативном режиме.
    Сухие строительные смеси представляют собой готовые к применению смеси вяжущего вещества (портландцемент, гипс, известь), заполнители (крупные или мелкие), наполнители (тонкодисперсных минеральных порошков) и целевые функциональные добавки. Такие смеси для их применения требуют лишь смешивания с заданным количеством воды. Проблему сухих смесей нельзя считать совсем новой: так, например, было давно известно применение так называемой "гарцовки" (смеси цемента и кварцевого песка с известью), отдельных видов шпатлёвок. Однако новое рождение этого вида строительных материалов связано с созданием системы функциональных добавок для придания строительным растворам специальных свойств.[2]
   Рисунок 1.1 – Песок
    В последние 10-20 лет были синтезированы целые группы функциональных добавок, обеспечивающих строительным растворам "сверх"- пластичные свойства, высокую водоудерживающую способность, заданные реологические характеристики, необходимую пористую структуру и др. Использование таких добавок в безводной форме является основой специализации сухих строительных смесей и их применения. [3]
    Очевидны преимущества сухих смесей перед обычными ("мокрыми") растворами и бетонами по таким показателям как сроки их хранения, снижение затрат на перевозки, упрощение технологии приготовления раствора (бетона) на стройке, возможность централизованного изготовления в заводских условиях, что обеспечивает постоянство их состава, заданный уровень свойств и высокое качество.
    Сухие строительные смеси составляют конкуренцию растворам и бетонам, приготовленным по традиционной (мокрой) технологии:
    1.	Сухие строительные смеси обеспечивают во многих случаях уровень строительно-технических свойств, недостижимый для традиционных растворов и бетонов.
    2.	Сухие строительные смеси обеспечивают узкоспециальные требования к строительному раствору в специфических областях его применения (например, быстрая ликвидация течей, монолитизация швов и др.)
    3. Суммарные технологические затраты на приготовление многокомпонентной бетонной (растворной) смеси (доставка всех компонентов, хранение, дозирование) выше, чем технологические затраты на приготовление бетона (раствора) из сухой смеси.
    4.	Состав сухой строительной смеси по видам и содержанию компонентов, особенно целевых функциональных добавок, обеспечивает высокий уровень свойств, гарантированный фирмой-производителем.
    5.	Повышение производительности труда на стройке (обычно в 2-5 раз) даёт экономический эффект, превышающий затраты на более высокую цену сухой смеси по сравнению с раствором, полученным по традиционной технологии.
     6.	 Строитель в большинстве случаев не обладает достаточной квалификацией для самостоятельного подбора состава раствора, особенно в специальных областях строительства (шпатлёвки, герметики и др.) и вынужден использовать готовые составы.
    7.	Упрощаются снабжение и складские операции. Особо следует отметить, что транспортировать сухие смеси можно как при положительных, так и при отрицательных температурах. Причем у сухих смесей отсутствуют технологические ограничения по дальности транспортирования. Сухие смеси могут использоваться на строительном объекте мелкими порциями, храниться достаточно длительное время (до полугода), сохраняя при этом все свои положительные свойства. [11]
    В конечном итоге сухие смеси и продукция на их основе оказываются дешевле продукции из традиционных смесей благодаря обеспечению гораздо более высокой производительности труда, низкой материалоемкости, высоким эксплуатационным характеристиками, главным образом, существенно большей долговечности. Ведь именно долговечность является определяющим фактором при оценке экономической эффективности применения того или иного материала. Известно, что чем короче межремонтный период, тем больше эксплуатационные расходы. К сожалению, часто приходится сталкиваться с ситуациями, когда применение дешевых строительных материалов, в частности растворных смесей, ведет к высоким эксплуатационным расходам, и получается, что использование сухих смесей было бы экономически более целесообразно.
    Таким образом, для оценки экономической эффективности использования сухих смесей необходимо рассматривать не только единовременные, но и эксплуатационные затраты, правильно определяя срок окупаемости. Следует отметить, что даже при одинаковой производительности труда при выполнении, например, штукатурных работ с применением модифицированных сухих смесей, получается готовая к высококачественной покраске поверхность и не требуется целый ряд трудоемких подготовительных операции по ее шпатлеванию и шлифованию. Это позволяет сократить затраты уже непосредственно на строительном объекте. Кроме того, в связи с тем, что номенклатура сухих смесей весьма широка, можно выбрать оптимальный продукт для конкретного вида работ и снизить тем самым затраты на его выполнение [9]. 
 Виды ссс
Сухие строительные смеси делятся на 5 видов:
-смеси для изготовления кладочных растворов, 
-клеевые смеси для плитки;
-выравнивающие смеси;
-шпаклевочные смеси;
- ремонтные или санационные смеси.
По своему типу состава сухие строительные смеси делятся на цементную и гипсовую группу. Цементная группа является универсальной и используется как для чернового, так и для финального выравнивания поверхности в помещении или на улице. Гипсовая группа чаще всего используется для внутренних работ, поскольку ее вяжущее вещество конфликтует с влагой. Цементные сухие смеси лучше всего подходят для возведения прочных монолитных и бесшовных сооружений с водостойким покрытием, тогда как гипсовые обладают несравнимой тепло- и звукоизоляцией, позволяющей регулировать микроклимат в помещении.
С гипсовым составом работать проще и легче – срок их высыхания не превышает 3-8 дней, в отличие от цементного состава, сохнущего на протяжении месяца.
В состав монтажных или растворных кладочных смесей входят песок и цемент. Современные производители сегодня предлагают покупателям как обычные смеси на основе белого или серого высококачественного цемента, так и цветные смеси, используемые для кладки из силикатного или облицовочного кирпича. В зависимости от наличия модифицированных добавок в составе, сухие строительные смеси бывают теплоизоляционными, тонкослойными, огнеупорными и морозостойкими. [13]
    Сухие строительные смеси делятся на два основных вида: клеевые и выравнивающие. Первый тип применяется при плиточной облицовке и различаются в зависимости от назначения. Так, универсальный состав клеевых смесей позволяет укладывать стандартную керамическую плитку, быстро схватываясь с ее основанием. Тяжелую плитку из натурального камня укладывают с помощью смесей с высокой адгезией и хорошей несущей способностью. Плитку большого размера кладут на специальные усиленные клеевые смеси.
    Также существуют сухие смеси особого назначения, изготавливаемые из белого портландцемента, почти незаметного глазу после высыхания.
    
    
    
    
    
    
    
    Рисунок 1.2 – сухая строительная клеевая смесь
    Выравнивающие сухие строительные смеси представляют собой цементные или гипсовые составы, а также составы с минеральными наполнителями или полимерными и модифицирующими добавками. Качественные выравниватели очень эластичны, высокоадгезивны и легко затворимы водой. Наиболее популярными являются такие сухие выравнивающие смеси как безусадочные составы, не трескающиеся при высыхании, а также смеси, армированные с помощью специального фиброволокна, которые используются для создания финишных или самостоятельных напольных стяжек.
    
    
    
    
    
    
    
    Рисунок 1.3 – сухая строительная выравнивающая смесь
    Практически любые смеси включают в себя связующие вещества, наполнители и особые функциональные вещества. Все сухие смеси должны обладать малой гигроскопичностью, чтобы смеси не застывали слишком быстро. Регуляция физических свойств смесей производится при помощи ввода особых добавок. 
    Например, для предотвращения расслаивания конечного состава в смесь добавляют загустители, в роли которых чаще всего выступают целлюлозные эфиры. В составе смесей, которые эксплуатируются при низких температурах, используются антифризные добавки. Чаще всего это добавки комплексных солей, например нитрит-нитрата хлорида кальция. [12]
    Однако, на самом же деле спектр модификационных добавок весьма широк, причем в составе одной смеси количество добавок может доходить до пятнадцати. При помощи этих добавок ускоряется либо замедляется затвердевания состава, уменьшается гигроскопичность, вырастают антифризные характеристики. Замедлители затвердевания состава, например, используют при бетонировании поверхностей в жару и при высокой температуре основы – например, при цементировании скважин разного рода. 
    Добавки - водные ингибиторы, или как их иначе называют, пластификаторы, позволяют увеличить пластичность состава смеси без увеличения процентного содержания воды в нем – как следствие, растет прочность бетона. 
    В состав любых строительных смесей неизменно входит весьма важный компонент - добавки различных полимеров. Введение таких добавок в смесь позволяет увеличить прочность конечного состава, позволяет обеспечить более качественное цементирование, снизить гигроскопичность и подверженность механическим воздействиям. Тем не менее, главной задачей введения полимеров в строительные смеси была и остается необходимость придания смесям достаточно высокой клеящей способности, или иначе – повышение адгезионных свойств смеси. [5-7]
1.3 Современные аддитивные технологии
     Аддитивные технологии  начали интенсивно развиваться современи получения первых трехмерных изображений изделий на дисплеях
компьютеров.
      Началоположиластереолитография,затемдовольномногочисленные новые принципы стали называть технологиями быстрогопрототипирования (RapidPrototiping) и, наконец, укоренилось название«Аддитивные технологии».
	Интенсивностьихразвитиянеимеетаналогов.Этитехнологиипринципиальноизменилипроцессыпроектированияи конструирования
изделий, превратив их в процессы непрерывного создания изделий. Конечно,
еще много не решенных задач в области производительности аддитивных
процессов, в области точности производимых изделий, в области материалов,
используемых для изготовления изделий, но все эти проблемы решаемые. А
главное в том, что уже современные проектирование и производство изделий
немыслимо без аддитивных технологий и на Западе, например, 3D-принтеры
стали такими же привычными и распространенными, как персональные
компьютеры.
	 Уже сейчас с помощью стандартных 3D-принтеров получают ткани,
обувь, продукты питания и даже выращивают живые человеческие органы.
Во многих отраслях, например, в космической отрасли, альтернативы
аддитивным технологиям не видно уже сегодня.
           Технологии 3D-печати завоевывают мир и это настоящая научно-техническая революция, происходящая на наших глазах. Глядя на скорость претворения в обыденную жизнь идей, еще недавно фантастических, таких, как изготовление способом объемной печати протезов кистей рук человека, уже не только футурологи, но и специалисты уверенно говорят о грядущих значительных изменениях в жизни человеческого общества. И если в некоторых отраслях народного хозяйства практическая применимость 3D-печати уже не вызывает сомнений, это медицина, машиностроение, радиотехника и электроника, то в такой весомой отрасли как строительство, роботы объемной печати выглядят дорогими игрушками.
           Как известно, главное отличие 3D-принтера от любого другого промышленного робота в способе создания продукции. В частности, строительный 3D-принтер имеет сопло или экструдер и выдавливает из него быстротвердеющую рабочую смесь. Поверхность, на которой создается объемное изделие, называется рабочей зоной и имеет размеры, задаваемые величиной хода сопла. Причем опалубки не требуется. То есть, строительная машина объемной печати декларируется как самодостаточный механизм, способный, при подключении электроэнергии, буквально на голом месте создать готовое здание.
     Технологии 3D печати очень быстро развивается и проникает во многие сферы деятельности человека. Удивительно, но и в строительной сфере 3D печати нашли применение. Довольно трудно утверждать, кто первым придумал напечатать на 3D принтере настоящий дом, однако уже на данный момент понятно, что в скором будущем технология трехмерной печати станет главной частью в строительстве. С 2000 года много различных групп учёных стали исследовать применение технологии 3D печати в различных сферах, одной из которых является строительство. Инженеры из Соединенных Штатов Америки, Великобритании, Китая и Нидерландов упорно работали над реализацией данного процесса и достигли хороших результатов.
     Талантливые ученые британскогоLoughboroughUniversity создали уникальный в своем роде цемент, который можно использовать для печати изделий различных форм: кубические, выпуклые, изогнутые и другие. Руководил процессом доктор СунгвуЛим.
     Данная смесь укладывается методом экструдирования, что позволяет исключить в процессе строительства опалубку. Готовые бетонные фигуры довольно легко поддаются коррекции и монтажу.
     Труды британских инженеров привлекли огромный интерес ученых из Южно-Калифорнийского университета. Они предложили создать машины для 3D-печати, которые можно будет использовать сразу же на строительных объектах. И уже в ближайшее время был создан проект с названием «ContourCrafting», в основе которого лежит создание огромного принтера с возможностями печатать не только несущую конструкцию, но и перегородки вместе с сантехникой и проводкой.
     Данный проект создал профессор Барух Кошневиц (UniversityofSouthernCalifornia).
     Его изобретение напоминает робота колоссальных размеров, с закрепленным на раме соплом для подачи бетонной смеси, которое накладывает слой на слой по заданному компьютером плану. Как сказал профессор: «Строителям придется только вставить окна и двери в заранее приготовленных проемах».
     В Шанхае компания ShanghaiWinSunDecorationDesignEngineering решили собственно-ручно собрать эту «фантастическую» машину, которую назвали WinSun, удивившая других ученых своими огромными размерами. Это творение длинной 150 метров и шириной 10 метров может за довольно малое количество времени напечатать строение с высотой 6 метров. «Чернилами» для данного принтера является усиленный стекловолокном цемент. Способ эксплуатации – послойноеэкструдирование. В Китае сразу же решили опробовать изобретение, возведя небольшое строение, напечатав стены на принтере. Однако, крышу все-таки пришлось ставить вручную. Но все же данное изобретение позволило поставить 10 жилых зданий с площадью до 200 квадратных метров всего лишь за сутки. А стоимость таких домов составила всего 5000 долларов, что на 50 процентов ниже стоимости возведения дома классическим способом.
     
     
     
     



Рисунок 1.4 - Послойноеэкструдирование вязкой рабочей смеси
     Справедливо отметить, что в США бурно развивается частная компания по строительству жилых конструкций под руководством талантливого инженера Андрея Руденко. Главное отличие его идей состоит в том, что он планирует создать печатающую машину, которая сможет возводить строения не только на готовых строительных площадках, но и на холмистом рельефе. Как известно, Руденко добился больших результатов в продвижении своей задумки.
     На данный момент в Словении компания BetAbram активно занимается производством строительных печатающих принтеров, однако пока ограничивается рядом из тех моделей – P1, P2 и P3. Цена первых моделей составляет 12000 евро, но если учесть, что принтер сам печатает несущую конструкцию, то его стоимость, действительно, себя оправдывает. Известно, что аппарат BetAbram P1 может возвести бетонное сооружение без применения опалубки объемом 140 квадратных метров. Учитывая, что высота принтера всего 2 метра, его производительность действительно поражает. Для перемещения прибора по оси Z используются рельсы, которые регулируют экструдер по вертикали.
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     Рисунок 1.5 - аппарат BetAbram P1
     Так же появились компании, которые разработали принтеры, способные заполнять жилое пространство внутри конструкции. Одна из таких компаний (EmergingObjects) создала полимер Saltygloo из соли, который дает возможность печатать перегородки в домах. Данный полимер состоит из строительного клея и соли, добытой в Redwood-City, и является дешевым, нетяжелым, водостойким материалом. В результате использования Saltygloo получается аккуратный, очень изящный, достаточно крепкий дом.
     Нидерландцы поступили же иначе. Учёные из лаборатории SabinDesign уверены в том, что промышленности рано печатать дома целиком. Они решили направить свои усилия на изготовление керамических кирпичей PolyBricks. Этот материал ученые получили без классических клеящих элементов. Кирпичи спроектировали таким образом, что все составляющие конструкции соединялись между собой под действием силы тяжести.
     Однако, несмотря на всю уникальность всех этих изобретений, уже на данный момент имеется множество тонких вопросов, касающихся 3D печати строительных сооружений. Одним из главных является проблема в отсутствии армирования конструкции. Если устанавливать арматуру сразу, это безусловно будет мешать работе принтера, но без укрепления сталью, сооружение в скором времени потрескается и начнет разрушаться. К тому же, арматура придает прочность и устойчивость конструкции, что является, наверно, одним из самых главных факторов в строительстве.
     Вторая проблема связана с вибрированием бетона. Как правило, для монолитности конструкции и для устранения воздушных пустот из бетона требуется виброобработка. Но из-за отсутствия опалубки и других удерживающих бетон элементов, данный процесс невозможен, даже при большом разнообразии видов виброприборов, такие как электрические, переносные или пневмо-вибраторы.
     Еще один важный вопрос связан с монтажом коммуникационных систем. Хотя данную проблему можно решить, раскрыв возможности принтера в полной мере. Инженерам лишь придется придумать новые конструкции элементов коммуникаций.
     Все названные проблемы трудно назвать нерешаемыми, ведь ранее сложно было вообще представить, что такое возможно. Однако, инженерам все-таки придется потратить еще достаточное количество времени на устранение недостатков принтера и найти решение данным вопросам.[66-68]


1.4 Особенности СС для 3д печати 
     Сущность 3D-печати строительных конструкций заключается в послойном отвердении строительной смеси по 3D-модели, подготовленной методом компьютерного 3D-моделирования . 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. Печатающая головка конструктивно состоит из бункера (накопителя) с мешалкой, шнекового экструдера (не исключено применение других видов, в том числе и роторного), который формирует необходимый слой бетона.[15]
      Во время печати можно оперативно корректировать геометрию выдавливаемого слоя, изменять скорость печати, добиваясь максимального качества. 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. После завершения печати печатающая головка извлекается из 3D-принтера и очищается мой- кой высокого давления. Сформированное небольшое по размерам изделие остается на поддоне и может сушиться в естественных условиях либо подвергаться нагреву до набора прочности при более высоких температурах. При печати каолиновыми смесями с использованием глины и шамота предполагается последующий обжиг изделий. При печати непосредственно на строительной площадке фундамента или стен следует выдерживать необходимые сроки, чтобы бетон набрал нужную прочность. С помощью 3D-печати могут быть изготовлены строительные конструкции и другие бетонные и гипсовые изделия сложной геометрии. При этом значительно сокращается время цикла от проектирования до производства (примерно в 8–12 раз), происходит экономия средств и времени за счет отсутствия опалубки, которую обычно приходится изготавливать заранее под каждую конкретную строительную конструкцию.[63]
     В качестве расходных материалов для строительных 3D-принтеров можно использовать готовые сертифицированные смеси 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 LeCorbusier, EeroSaarinen или PierluigiNervi. К сожалению, использование традиционной опалубки при строительстве объектов со сложной геометрией составляет до 75 % стоимости строительства. И чаще всего эта опалубка одноразовая. 
     Геополимерная технология была открыта французским химиком Джозефом Давидовичем в 1978 году и сейчас продолжает изучаться в создан- ном им же Институте геополимеров (InstitutG?opolym?re). 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 геоолимерного 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. Искусственная древесина — это термопластичный композиционный материал на основе натурального.......................