«Кампус.Пространство»: Центр исследований аддитивных технологий (3D-печати) в строительстве

Продолжаем рассказывать о новых научно-образовательных пространствах, которые будут созданы в рамках реализации проекта по созданию кампуса мирового уровня на базе НИУ МГСУ.

В структуре нового кампуса строительного университета будет создан научно-исследовательский Центр аддитивного строительного производства, не имеющий аналогов в России. Он станет открытой инновационной платформой, объединяющей передовую науку, инжиниринг и полноценную 3D-печать зданий и сооружений.

Подразделение разместится на площади почти 2000 квадратных метров, из которых более 1200 м ² отведено под опытный полигон высотой свыше 16 метров. Такое пространственное решение позволит не только возводить крупногабаритные строительные конструкции, но и изучать их на всех этапах жизненного цикла - от послойного нанесения материала до натурных разрушающих испытаний. Центр будет тесно взаимодействовать с другими подразделениями университета, развиваемыми на базе кампуса, и в первую очередь опираться на компетенции научно-исследовательского института строительных материалов и технологий (НИИ СМиТ), что обеспечит синергию компетенций в области материаловедения, цифрового проектирования и управления старением конструкций.

Комплекс многофункциональных стендов, проектируемых в рамках испытательного полигона, позволит моделировать широкий спектр статических, динамических и ударных воздействий на напечатанные конструкции зданий и сооружений. Благодаря интеграции с новой лабораторией климатических испытаний фасадных систем исследователи получат возможность одновременно оценивать поведение таких конструкций в условиях перепада температур, повышенной влажности, агрессивных сред и других факторов внешней среды. Сегодня настолько комплексные исследования невозможно провести ни в одном другом научном учреждении страны, что откроет уникальные перспективы и существенно снизит риски для коммерческих заказчиков, планирующих внедрение аддитивных технологий в свои производственные процессы.

Центр станет единой площадкой для совершенствования технологий строительной 3D-печати с использованием оборудования различных отечественных производителей. Здесь будут созданы условия для сравнительного анализа элементов и конструкций, напечатанных на разных типах принтеров – от стационарных цеховых портальных систем до мобильных роботизированных комплексов, способных работать в полевых условиях, на сложном рельефе и даже на действующих объектах в рамках реконструкции. Такой подход позволит выработать объективные критерии оценки качества, надежности и долговечности объектов, возводимых с применением аддитивных технологий, что станет основой для последующей стандартизации и сертификации.

Основа деятельности связана с реализацией модели «от идеи до внедрения». Важным звеном этого цикла станет центр 3D-прототипирования, где с использованием технологий послойного наплавления, многоструйной полимерной печати и др. будут создаваться высокоточные макеты сложных архитектурных форм, прототипы элементов армирования, а также специализированная оснастка для испытательных стендов. Это позволит визуализировать, тестировать и итеративно оптимизировать конструкторские решения до этапа их реализации в бетоне, существенно сокращая время и стоимость разработки.

Научно-производственный цикл начнется с разработки и оптимизации рецептур строительных смесей с заданными свойствами. Наличие собственной опытной линии производства сухих строительных смесей позволит не только проектировать инновационные составы, но и оперативно создавать опытные партии объемом до сотен тонн в целях проведения натурных экспериментов и внедрения на пилотных объектах. Совместно с партнерами на испытательном полигоне будут отрабатываться технологические параметры послойной экструзии, создаваться уникальные конструкции и узлы с последующими испытаниями для определения предельных характеристик прочности, надежности и долговечности.

Важным направлением деятельности станет формирование нормативно-технической базы для отрасли аддитивного строительного производства. На основании результатов фундаментальных и прикладных исследований, а также данных, полученных в ходе натурных испытаний, будут разрабатываться национальные стандарты, технические условия, методические рекомендации и типовые технологические карты, что заложит основу для безопасного и эффективного внедрения аддитивных технологий в массовое строительство.

Неотъемлемой частью концепции «от идеи до внедрения» станет образовательная деятельность, обеспечивающая подготовку кадров, способных работать на стыке строительных, материаловедческих и цифровых компетенций. На базе центра развернется система непрерывного профессионального образования, включающая повышение квалификации для действующих специалистов, корпоративное обучение для индустриальных партнеров, а также подготовку научно-педагогических кадров высшей квалификации. Студенты и аспиранты получат возможность работать на уникальном оборудовании, участвовать в реальных исследовательских проектах и формировать портфолио компетенций, востребованных на быстрорастущем рынке аддитивных технологий.

Партнерская сеть центра объединит ведущих отечественных производителей строительных 3D-принтеров, разработчиков инновационных строительных материалов, крупнейшие девелоперские и строительные корпорации, а также отраслевые институты и государственные структуры. Среди партнеров – Ассоциация производителей строительных принтеров (АПСП), Ассоциация профессионалов аддитивного строительства (АПАС), компании «3Д Арт» и «3Д Арт Инжиниринг», «СИБУР», «Мосстрой-31», «Экс Морэ», «АМТ», «Смартбилдсервис», «РВС 3Д», «Три Оси», «Рокет Групп», Экопарк «Ясно Поле» и многие другие. Такое взаимодействие позволит выстроить эффективную кооперацию, в рамках которой университет выступает не просто исполнителем отдельных исследований, а полноценным технологическим партнером, сопровождающим проекты от идеи до промышленного внедрения. Совместные разработки, обмен компетенциями и доступ к уникальной испытательной инфраструктуре создадут условия для ускоренного развития отечественной школы аддитивного строительного производства и выпуска конкурентоспособной продукции, востребованной на российском рынке.

Директор НИИ СМиТ НИУ МГСУ, председатель ПК 7 «Применение аддитивных технологий, робототехники и беспилотных авиационных систем в строительстве» ТК 400 Алексей Адамцевич считает, что создание Центра исследований аддитивных технологий (3D-печати) в строительстве на базе кампуса мирового уровня НИУ МГСУ откроет новую главу в развитии отечественной строительной науки. Концентрация уникального оборудования, передовых компетенций и тесное взаимодействие с индустриальными партнерами позволят университету упрочить лидерские позиции в области аддитивного строительного производства, обеспечивая технологический суверенитет страны и формируя кадровый потенциал для одной из самых перспективных высокотехнологичных отраслей экономики.

По поручению Президента Российской Федерации Владимира Путина в стране создаётся сеть современных кампусов. К 2030 году в России должно быть построено 25 таких кампусов, а к 2036 году — 40.