3D-печать в строительстве: технологии выходят за пределы экспериментов

Тем временем строительная отрасль в целом сталкивается с дефицитом рабочей силы. По оценкам, для реализации всех заявленных планов по возведению зданий и инфраструктуры в России не хватает до 3 миллионов специалистов. Как отмечает директор Научно-исследовательского института строительных материалов и технологий (НИИ СМиТ) НИУ МГСУ Алексей Адамцевич, решить проблему кадров можно не только за счет увеличения численности, но и путем повышения производительности труда — прежде всего через автоматизацию.

В сентябре 2024 года зампред правительства РФ Марат Хуснуллин поставил цель увеличить производительность труда в строительстве на 22% к 2030 году. Одним из инструментов для достижения этой цели может стать аддитивное строительство — печать строительных конструкций на 3D-принтере.

3D-строительство: преимущества и выгода

В основе аддитивного строительства лежит принцип послойного нанесения строительной смеси по аналогии с классической 3D-печатью. В качестве материалов используются специально разработанные бетонные, полимерные или композитные составы, которые подаются в принтер в жидкой или полужидкой форме и постепенно затвердевают. Объекты печатаются на основе цифровой 3D-модели, что позволяет многократно воспроизводить проект в автоматическом режиме.

Одно из ключевых преимуществ технологии — возможность отказаться от традиционной опалубки и существенно снизить трудозатраты. Как отмечает Алексей Адамцевич, только за счет исключения опалубочных работ стоимость вертикальных бетонных конструкций может сократиться на 50%, а в некоторых случаях — до 90%. Кроме того, 3D-печать позволяет снизить расход материалов и отходов, ускорить сроки возведения объектов и создавать сложные архитектурные формы без удорожания проекта.

Помимо сокращения отходов, 3D-печать в строительстве открывает возможности для выгодной утилизации отходов из других отраслей. В частности, в составе строительных смесей могут применяться золошлаковые отходы (ЗШО) — побочные продукты сжигания угля. В зависимости от их химического состава, ЗШО могут служить вяжущим (частично заменяя цемент) или наполнителем, придающим массе необходимые прочностные и теплоизоляционные характеристики. Помимо этого, в смесях для 3D-печати можно использовать переработанное стекло, строительные отходы и вторичные полимеры.

Какие дома уже построили с помощью 3D-печати?

В России первый дом, целиком напечатанный на 3D-принтере, появился в 2017 году в Ступине (Московская область). Дом печатался на оборудовании компании Apis Cor. Площадь дома составила 38 кв. м, а на его строительство ушло меньше суток. В составе смеси для бетона было использовано вторичное сырье: доменный шлак и летучая зола.

Это был демонстрационный проект. А первый жилой дом площадью почти 300 м² построили летом того же года в Ярославле. С тех пор строительство частных домов по этой технологии активно развивалось. В 2024 году компания «3D-Строй» напечатала первый двухэтажный жилой дом, а затем побила свой же рекорд, построив дом высотой 9 метров.

В июне 2024 года в экопарке «Ясно Поле» в Тульской области открылся первый напечатанный отель.

Для возведения крупных зданий нужна государственная экспертиза проектной документации, что может быть барьером для инновационной технологии 3D-печати. Но этот барьер преодолим. В 2024 году государственную экспертизу прошел проект общественно-культурного центра «Мелля» в Татарстане. Здание ввели в эксплуатацию в апреле 2025 года, побив все предыдущие рекорды: высота 10,1 метра, площадь более 1600 кв. м. Оно стало самым высоким в России зданием, напечатанном на 3D-принтере.

Что мешает массовому распространению 3D-печати домов?

Несмотря на растущий интерес к 3D-печати в строительстве, эта технология сталкивается с серьезными нормативными ограничениями. Отсутствие унифицированных стандартов для строительных смесей и самих процессов печати усложняет и получение разрешений на строительство, и процедуры подтверждения соответствия объекта строительным нормам и правилам.

Но в индивидуальном жилищном строительстве ситуация проще. Для строительства частного дома разрешение получать не нужно, поэтому основное применение аддитивных технологий наблюдается именно в этом сегменте.

Есть ли место полимерам в 3D-печати зданий?

По мнению СИБУРа — да, однозначно. «Полимеры используются наряду с бетоном при печати объектов 3D-принтером на основе трехмерной цифровой модели, — рассказывает директор дивизиона «Строительство» СИБУРа Алексей Сбоев. — Смесь для аддитивного производства за счет специальных полимерных добавок получается более густой, чем у обычного бетона, что позволяет ей быть самонесущей в процессе установки. Мы в настоящее время ведем разработку подобных материалов совместно с НИИ СМиТ НИУ МГСУ. Применение аддитивных технологий в строительстве значительно снижает зависимость от дефицитного человеческого труда».

Полимеры СИБУРа уже активно используются для аддитивного строительства. Генеральный директор компании «3D-Строй» Светлана Шаяхметова рассказывает: «Мы используем очень много материалов СИБУРа — из них состоит половина наших домов. Мы используем композитную арматуру и фибру, а также полистиролбетон, Отдельно применяем ЛКМ, которые изготовлены с использованием компонентов СИБУРа».

Весной 2025 года «3D-Строй», СИБУР и «Седрус» заключили соглашение, в рамках которого планируют совместную разработку материалов и технологий для аддитивного строительства.

Полимеры в 3D-печати зданий применяются, в частности, в качестве оболочек, элементов опалубки для нестандартных форм, герметиков, утеплителей и так далее.

Также ведется разработка новых марок полимеров, специально адаптированных для 3D-печати в строительстве. Например, компания Sika предлагает линейку материалов Sikacrete^® 3D, разработанную для быстрой и точной 3D-печати из полимер-модифицированного бетона. Эти материалы обеспечивают высокую текучесть при экструзии и быструю стабилизацию формы после нанесения, что позволяет печатать без опалубки и с высокой скоростью.