ПНСТ 495-2020. Предварительный национальный стандарт Российской Федерации. Строительные работы и типовые технологические процессы. Аддитивные технологии. Применение трехмерной печати (3D-печать) в строительстве. Общие требования
(утв. и введен в действие Приказом Росстандарта от 11.11.2020 № 111-пнст)
Внимание
Документ утратил силу с 01.01.2024 в связи с истечением срока действия, установленного Приказом Росстандарта от 11.11.2020 № 111-пнст. Документ введен в действие с 01.01.2021 на период по 01.01.2024 (Приказ Росстандарта от 11.11.2020 № 111-пнст).
Утвержден и введен в действие
Приказом Федерального
агентства по техническому
регулированию и метрологии
от 11 ноября 2020 г. № 111-пнст
ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
СТРОИТЕЛЬНЫЕ РАБОТЫ И ТИПОВЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ
АДДИТИВНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ.
ПРИМЕНЕНИЕ ТРЕХМЕРНОЙ ПЕЧАТИ (3D-ПЕЧАТЬ) В СТРОИТЕЛЬСТВЕ
Construction works and standard processes.
Additive technologies. The use of 3D printing
in construction. General requirements
до 1 января 2024 года
Предисловие
1 РАЗРАБОТАН Публичным акционерным обществом «Газпром нефть» (ПАО «Газпром нефть»), Акционерным обществом «Центр методологии нормирования и стандартизации в строительстве» (АО «ЦНС»)
2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 400 «Производство работ в строительстве. Типовые технологические и организационные процессы»
3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 11 ноября 2020 г. № 111-пнст
Правила применения настоящего стандарта и проведения его мониторинга установлены в ГОСТ Р 1.16-2011 (разделы 5 и 6).
Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии собирает сведения о практическом применении настоящего стандарта. Данные сведения, а также замечания и предложения по содержанию стандарта можно направить не позднее чем за 4 мес до истечения срока его действия разработчику настоящего стандарта по адресу: tk400@aocns.com и/или в Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии по адресу: 123112, г. Москва, Пресненская набережная, д. 10, стр. 2.
В случае отмены настоящего стандарта соответствующая информация будет опубликована в ежемесячном информационном указателе «Национальные стандарты» и также будет размещена на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.gost.ru)
1 Область применения
1.1 Настоящий стандарт распространяется на правила выбора и применения аддитивных технологий (АТ) в строительстве и устанавливает общие требования к применению трехмерной печати (далее — 3D-печать).
1.2 В настоящем стандарте представлен обзор существующих АТ в строительстве, которые в связи с развитием данных технологий не являются исчерпывающими.
2 Нормативные ссылки
В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие документы:
ГОСТ 12.1.004 Система стандартов безопасности труда. Пожарная безопасность. Общие требования
ГОСТ 12.2.003 Система стандартов безопасности труда. Оборудование производственное. Общие требования безопасности
ГОСТ 12.3.002 Система стандартов безопасности труда. Процессы производственные. Общие требования безопасности
ГОСТ 12.3.009 Система стандартов безопасности труда. Работы погрузочно-разгрузочные. Общие требования безопасности
ГОСТ 12.4.011 Система стандартов безопасности труда. Средства защиты работающих. Общие требования и классификация
ГОСТ Р 57586 Изделия, полученные методом аддитивных технологических процессов. Общие требования
ГОСТ Р 57590-2017 Аддитивные технологические процессы. Базовые принципы. Часть 3. Общие требования
ГОСТ Р 59096 Материалы для аддитивного строительного производства. Методы испытаний
СП 48.13330.2019 «СНиП 12-01-2004 Организация строительства»
Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов (сводов правил) в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю «Национальные стандарты», который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя «Национальные стандарты» за текущий год. Если заменен ссылочный документ, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого документа с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный документ, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого документа с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный документ, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный документ отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку. Сведения о действии сводов правил целесообразно проверить в Федеральном информационном фонде стандартов.
3 Термины, определения и сокращения
3.1 В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями:
3.1.1 аддитивное строительное производство: Процесс возведения конструкций зданий и сооружений, основанный на создании объекта строительства по электронной геометрической модели путем добавления материала для аддитивного строительного производства, как правило, слой за слоем.
3.1.2 добавка: Органическое или неорганическое вещество, вводимое в небольших количествах в материалы (смеси) в процессе их приготовления с целью направленного регулирования их свойств (технологических, строительно-технических, физико-механических) и/или придания им новых свойств.
3.1.3 несъемная опалубка: Опалубка, изготовленная методом 3D-печати из строительных смесей для 3D-печати, остающаяся после внутренней заливки (бетонирования) в конструкции.
3.1.4 опалубка: Конструкция, представляющая собой форму для укладки и выдерживания бетонной смеси.
Примечание - Состоит из формообразующих, несущих, поддерживающих, соединительных, технологических и других элементов и обеспечивает проектные характеристики монолитных конструкций.
3.1.5 реконструкция поверхности: Средство обработки данных, полученных с помощью 3D-оцифровки.
Примечание - Начиная с массивов точек создаются математически описанные кривые и поверхности. Генерируется поверхность объекта с достаточной топологической информацией. Эти данные затем могут храниться отдельно или быть интегрированными в существующую объемную модель системы автоматизированного проектирования (САПР). Реинжиниринг создает мост между 3D-оцифровкой и моделированием САПР.
3.1.6 связующее: Вещество, обеспечивающее монолитность материала.
Примечание - В качестве связующих материалов для аддитивных строительных процессов могут применяться гидравлические, воздушные, полимерные, геополимерные, смешанные и другие вяжущие.
система координат установки: Трехмерная система координат, определяемая фиксированной точкой на платформе построения с тремя главными осями, обозначенными x, y, z, с направлениями вращения вокруг каждой из этих осей, обозначенными A, B и C соответственно, где углы между x, y и z — декартовы (система может быть определена изготовителем установки).
Примечание - Система координат установки зафиксирована по отношению к установке, в отличие от координатных систем, связанных с поверхностью конструкции, которая может быть перенесена или повернута.
| слой [вещества]: Материал, предварительно нанесенный для создания поверхности. ГОСТ Р 57558-2017, [статья 2.3.10] |
|---|
3.1.11 сырье: Основная масса исходных материалов, используемая в процессе аддитивного производства.
Примечание - Для процессов аддитивного производства основными исходными материалами, как правило, являются жидкости, порошки, проволоки, суспензии, волокна, листы и т.д.
3.1.12 фибра: Волокна из различных материалов (стальные, базальтовые, полипропиленовые и т.д.), используемые для дисперсного армирования строительных смесей для 3D-печати.
Примечание - При применении фибры уменьшается образование трещин при усадке, улучшается качество поверхности строительных смесей для 3D-печати, повышается водонепроницаемость, устойчивость к проникновению химических веществ, сопротивление удару, морозостойкость, огнестойкость. В зависимости от типа волокна возможно увеличение прочностных характеристик изделия.
3.1.13 экструзия материала: Процесс аддитивного производства, в котором материал выборочно подается через сопло или жиклер.
3.1.14 3D-модель объекта: Электронная трехмерная модель объекта, описывающая геометрическую форму, размеры и другие его параметры.
3.1.15 3D-сканирование (3D-оцифровка): Способ получения данных о форме и размерах объекта в пространственном представлении путем записи x, y и z координат точек поверхности объекта и преобразования набора точек в электронную геометрическую модель при помощи специализированного программного обеспечения.
Примечание - Общепринятые способы по большей части автоматизированы. Они скомбинированы с контактной измерительной головкой оптическим сенсором или другим приспособлением.
3.1.16 3D-принтер: Установка для 3D-печати.
3.1.17 3D САПР-моделирование (объемное моделирование): Процесс, используемый при проектировании для составления 3D-модели.
Примечание - Отправной точкой является образ изделия, который принимает форму и становится все более определенным непосредственно на экране компьютера, или ранее созданный образ объекта в виде эскизов, рисунков и т.д., которые потом конвертируются в 3D-данные. Объем изделия может быть описан с помощью двух различных методов или комбинации обоих. Объект состоит либо из элементарных объемов (форм) (например, прямоугольного параллелепипеда, призмы, цилиндра, конуса, сферы и тороида), которые генерируют реальный объект с помощью последовательности логических операций, или объем, описывающий его окрестности граничных поверхностей и расположение материалов относительно граничных поверхностей.
3.1.18 файл 3D-формата: Формат файла, разработанный для хранения 3D-модели объекта, предназначенный для представления трехмерных моделей произвольных поверхностей.
1 В качестве файла 3D-формата применяют:
- STL-файл — формат данных модели, описывающий геометрию поверхности объекта как мозаику из треугольников, используемый для передачи геометрических моделей на установки для изготовления деталей;
- DXF-файл — формат файла, в котором содержатся векторные изображения чертежей и который используется в AutoCAD, а также в других редакторах векторной графики.
2 Приведенный перечень форматов файлов не является исчерпывающим.
3.2 В настоящем стандарте применены следующие сокращения:
ППР — проект производства работ;
САПР — система автоматизированного проектирования;
ТД — техническая документация;
4 Общие требования по применению аддитивных технологий в строительстве
4.1 Работы с применением АТ в строительстве необходимо выполнять в соответствии с требованиями ПД.
4.2 Тип оборудования (3D-принтера) и применяемые материалы (с учетом требований ТД производителя 3D-принтера), должны быть отражены в ПД.
Примечание — Применяемые материалы для АТ в строительстве приведены в приложении А.
4.3 Армирование объекта необходимо выполнять в соответствии с требованиями ПД.
4.4 Требования к этапам выполнения работ при использовании АТ в строительстве должны быть отражены в организационно-технологической документации согласно СП 48.13330.2019 (раздел 5) и РД.
4.5 Работы с применением АТ следует выполнять в соответствии с ППР, в котором наряду с общими требованиями СП 48.13330.2019 должны быть предусмотрены:
- последовательность установки 3D-принтера;
- мероприятия, обеспечивающие требуемую точность установки 3D-принтера;
- устойчивость объекта в процессе возведения;
- технологическая последовательность работ при возведении объекта;
- безопасные условия труда.
4.5.1 Установку 3D-принтера необходимо выполнять с соблюдением последовательности и в соответствии с требованиями, приведенными в руководстве по эксплуатации 3D-принтера.
4.5.2 Для стабильной работы 3D-принтера в процессе печати объекта необходимо выполнить мероприятия, обеспечивающие статичное размещение 3D-принтера на ровной поверхности, с соблюдением требований, изложенных в руководстве по эксплуатации.
4.5.3 Для обеспечения устойчивости объекта в процессе возведения необходимо: выполнить требования по армированию объекта (по 4.3), использовать материалы для 3D-печати в соответствии с требованиями, изложенными в ПД (по 4.2), соблюдать режим работы 3D-принтера с учетом свойств применяемых материалов и геометрических параметров объекта.
4.5.4 Технологическая последовательность работ при возведении объекта должна соответствовать требованиям, изложенным в ППР.
4.5.5 При выполнении работ с применением АТ необходимо соблюдать безопасные условия труда (см. раздел 7).
4.6 Определение основных показателей качества материалов в форме сухих смесей, растворных строительных смесей для 3D-печати, а также затвердевших строительных смесей для 3D-печати (строительного раствора) следует выполнять в соответствии с методами испытаний по ГОСТ Р 59096.
4.7 Требования к геометрическим параметрам, химическому составу и механическим свойствам устанавливают в конструкторской документации/технических условиях/техническом задании на изготовление объекта в зависимости от назначения объекта согласно ГОСТ Р 57586.
4.8 Методы контроля объекта должны соответствовать требованиям стандартов на соответствующие методы контроля или стандартов организации, конкретизирующих методики контроля объекта.
4.9 Обслуживание 3D-принтера необходимо выполнять в соответствии с техническими условиями и руководством по эксплуатации 3D-принтера.
5 Общие требования к выбору аддитивных технологий в строительстве и к 3D-принтерам
5.1 Виды аддитивных технологий
5.1.1 Аддитивное строительное производство подразделяют по следующим признакам:
- 3D-печать по месту производства (локации);
- 3D-печать в цеховых условиях;
- 3D-печать по направлениям применения в строительных процессах.
5.1.2 3D-печать по месту производства (локации) осуществляют непосредственно на строительной площадке, на месте возведения объекта.
Примечание - 3D-печать по месту производства (локации) применяют для изготовления стен, ленточных фундаментов, несъемной опалубки для возведения бетонных конструкций.
5.1.3 3D-печать в цеховых условиях осуществляют за пределами строительной площадки с последующим транспортированием к месту монтажа и монтажом непосредственно на строительной площадке, на месте возведения объекта.
Примечание - 3D-печать в цеховых условиях применяют для изготовления типовых объектов и их элементов, а также сборных модулей объектов.
5.1.4 3D-печать по направлениям применения в строительных процессах подразделяют по следующим видам:
- для изготовления конструкций из строительных смесей для 3D-печати;
- изготовления конструкций без применения строительных смесей для 3D-печати;
- съемной опалубки с последующим заполнением опалубки бетоном, пенобетоном, иными строительными материалами;
- несъемной опалубки с последующим заполнением опалубки бетоном, пенобетоном, иными строительными материалами;
- пространственных каркасов и армирующих конструкций;
- ремонта и восстановления фасадов зданий и сооружений.
5.1.4.1 Для 3D-печати конструкций из строительных смесей для 3D-печати: стен, колонн, фундаментов, плит, используют процесс экструзии материала.
5.1.4.2 Для 3D-печати конструкций без применения строительных смесей для 3D-печати используют процессы экструзии материала, прямого подвода энергии и материала.
5.1.4.3 Для 3D-печати съемной опалубки с последующим заполнением опалубки бетоном, пенобетоном и иными строительными материалами используют процессы экструзии материала. В качестве материала для 3D-печати съемной опалубки можно применять полимеры.
Примечание - Для изготовления съемной опалубки может быть применена технология струйного нанесения связующего, при котором порошковые материалы соединяют посредством выборочного нанесения жидкого связующего материала (песок, связующие).
5.1.4.4 Для 3D-печати несъемной опалубки с последующим заполнением опалубки бетоном, пенобетоном и иными строительными материалами используют процессы экструзии материала. В качестве материала для 3D-печати несъемной опалубки применяют строительные смеси для 3D-печати.
Примечание - Для изготовления несъемной опалубки возможно одновременное изготовление в едином гибридном процессе структуры, содержащей как изоляционные элементы на основе пены, так и бетонные компоненты.
5.1.4.5 Для 3D-печати пространственных каркасов и армирующих конструкций используют процессы экструзии материала, вибрационную 3D-печать, процесс струйного нанесения связующего (для производства сложных конструкций), гибридные процессы. В качестве материала применяют строительные смеси для 3D-печати, в том числе бетон, гипс, глину, полимеры, композиты, металлы.
5.1.4.6 Для выполнения ремонта и восстановления фасадов зданий и сооружений используют:
- 3D-печать, основанную на процессе экструзии материала, для изготовления съемной полимерной опалубки (с последующим армированием) для заполнения бетоном;
- прямую 3D-печать без применения съемной опалубки.
В качестве материала используют строительные смеси для 3D-печати, в том числе бетон, гипс, глину, полимеры, композиты, металлы.
5.1.5 Гибридные процессы в строительстве подразумевают применение в одном процессе:
5.2 Виды 3D-принтеров, применяемых в строительстве
5.2.1 3D-принтеры, применяемые в строительстве, подразделяют по следующим признакам:
5.2.2 По пространственному методу работы 3D-принтеры подразделяют:
- на портальные (xyz-принтеры) 3D-принтеры;
- дельта (Delta) 3D-принтеры;
- роботизированные принтеры-манипуляторы.
5.2.2.1 Особенностью портального (xyz-принтера) 3D-принтера является:
- возможность печати объекта, сборных модулей в цеховых условиях с их последующим транспортированием и монтажом непосредственно на строительной площадке, на месте возведения и эксплуатации объекта;
- возможность печати объекта 3D-принтером, установленным непосредственно на месте возведения и эксплуатации объекта;
- ограничение в размерах возводимых объектов из-за ограничений размеров самого 3D-принтера.
Примечание - Портальными являются 3D-принтеры, построенные по принципу декартовой системы координат (xyz), печатающая головка которых двигается по осям x, y, z.
В качестве материала используют составы на основе различных типов вяжущих материалов, допускается применение строительных смесей с минеральными добавками и фиброволокном.
5.2.2.2 Особенностью дельта (Delta) 3D-принтера является:
Примечание - Дельта-принтерами являются 3D-принтеры, построенные по принципу параллельного расположения осей 3D-принтера на трех ребрах жесткости, которые одновременно могут быть и направляющими для кареток осей. Ребра жесткости образуют треугольник с углами 120°, в виде латинской буквы \Delta (дельта). Дельта (Delta) 3D-принтер способен работать с различными материалами, включая глину, с химическими добавками и цементом.
5.2.2.3 Особенностью роботизированных принтеров-манипуляторов является:
Примечание - Роботизированным принтером-манипулятором являются 3D-принтеры, способные сооружать объекты любой формы в ограниченном плесом манипулятора радиусе вокруг своей оси. При использовании специального оборудования возможно увеличение радиуса 3D-печати.
5.2.3 По мобильности 3D-принтеры подразделяют:
5.2.3.1 Возимые 3D-принтеры имеют следующие характеристики:
- не имеют собственной колесной или гусеничной базы. Шасси, используемое для перевозки принтера, может быть любым транспортным средством или самоходной машиной;
- возможность выполнения 3D-печати на месте возведения и эксплуатации объекта;
- наличие автоматической системы смешивания и подачи материала.
5.2.3.2 Мобильные 3D-принтеры имеют следующие характеристики:
- возможность перемещения по строительной площадке за счет собственной колесной или гусеничной базы;
- возможность выполнения 3D-печати на месте возведения и эксплуатации объекта;
- время развертывания и настройки 3D-принтера на месте возведения и эксплуатации объекта не превышает трех дней;
- возможно наличие автоматической системы смешивания и подачи материала.
5.2.3.3 Стационарные 3D-принтеры имеют следующие характеристики:
- возможность выполнения 3D-печати в цеховых условиях и/или на месте возведения и эксплуатации объекта;
- отсутствует возможность перемещения 3D-принтера по строительной площадке без его предварительного демонтажа.
5.2.4 По объектам печати 3D-принтеры подразделяют:
- на 3D-принтеры, печатающие материально-технические ресурсы (кирпичи, блоки, плиты и пр.);
- 3D-принтеры, печатающие элементы конструкций зданий и сооружений;
- 3D-принтеры, печатающие здания и сооружения на месте строительства (фундаменте).
6 Общие требования при выполнении работ с применением аддитивных технологий
6.1 Порядок проведения работ с применением АТ в строительстве согласно ГОСТ Р 57590-2017 (подраздел 4.1) должен включать следующие этапы:
- создание 3D-модели (проектирование) объекта;
- преобразование 3D-модели в файл 3D-формата (STL-файлы, DXF-файлы и пр.);
- процесс нарезки 3D-модели;
- создание G-кода;
- перенос файла 3D-формата (STL-файлы, DXF-файлы и пр.) либо готового G-кода в управляющий 3D-принтером компьютер;
- настройка 3D-принтера;
- изготовление (печать) объекта 3D-принтером.
6.2 Создание 3D-модели (проектирование) объекта выполняют с применением:
- технологий 3D САПР-моделирования (объемное моделирование);
- 3D-сканирования (3D-оцифровкой);
- технологии реконструкции поверхности объекта.
6.2.1 Изготовление объекта с использованием АТ необходимо начинать с создания 3D-модели (проектирования) объекта с применением технологий 3D САПР-моделирования (объемного моделирования) с применением специализированного программного обеспечения для твердотельного моделирования, которое полностью описывает геометрическую форму и размеры внешней поверхности объекта и последующую ее оптимизацию. Результатом объемного моделирования должно быть создание 3D-модели объекта.
Примечание - Целью оптимизации 3D-модели объекта является совершенствование объекта с максимальным использованием возможностей АТ и учетом ограничений проектирования: заданного объема проекта, граничных условий (нагрузки, ограничения). Процесс оптимизации может быть направлен на сокращение массы объекта, улучшение функциональности, характеристик и свойств объекта.
6.2.2 Создание ТД на основе имеющегося объекта, в случае ее отсутствия, выполняется с применением методов обратного инжиниринга. Процесс проектирования осуществляется в обратном направлении — от физического объекта к его виртуальному прототипу, путем снятия размеров ручным способом или с применением инструментов лазерного 3D-сканирования. Результатом обратного инжиниринга должны быть создание 3D-модели объекта и/или разработка ТД объекта.
6.2.3 Технологию реконструкции поверхности объекта следует применять в случае отсутствия ТД, при износе узлов, необходимости доработки геометрии объекта. Результатом реконструкции поверхности должны быть создание 3D-модели объекта и/или разработка ТД объекта.
6.3 Преобразование 3D-модели в файлы 3D-формата (STL-файлы, DXF-файлы и пр.) производят с помощью программного обеспечения 3D САПР-моделирования (объемного моделирования), которое позволяет выводить файлы в указанных форматах.
В файлах 3D-формата (STL-файлы, DXF-файлы и пр.) должны быть описаны внешние замкнутые поверхности изначальной 3D-модели объекта, формирующие основу для расчета слоев в целях последующего процесса нарезки 3D-модели объекта.
6.4 Процесс нарезки 3D-модели объекта выполняют в специализированном программном обеспечении.
6.5 Создание G-кода (языка программирования для устройств с числовым программным управлением) — создание управляющего файла для 3D-принтера, содержащего в себе траекторию движения печатающей головки на каждом слое.
6.6 Перенос файлов 3D-формата (STL-файлы, DXF-файлы и пр.) либо непосредственно готового G-кода с описанием объекта осуществляют в 3D-принтер, в программном обеспечении которого должны быть выполнены позиционирование и ориентация для изготовления объекта.
6.7 Настройку 3D-принтера осуществляют перед началом изготовления объекта. Должны быть установлены следующие параметры изготовления объекта в зависимости от типа 3D-принтера:
- количество материала (объем или масса);
- толщина слоя материала;
- траектория движения печатающей головки, сопла.
Примечание - В зависимости от выбранного типа 3D-принтера настраиваемые параметры могут отличаться друг от друга. Настройку 3D-принтера необходимо выполнять в соответствии с ТУ и требованиями, указанными в руководстве по эксплуатации 3D-принтера. Для настройки 3D-принтера может быть применено специализированное программное обеспечение.
6.8 Изготовление объекта 3D-принтером должно происходить в автоматизированном режиме после отправки файлов 3D-формата (STL-файлы, DXF-файлы и пр.) либо непосредственно готового G-кода в 3D-принтер путем выполнения процесса послойного построения объекта в соответствии с 3D-моделью объекта с его одновременным армированием (при необходимости).
Примечание - Вмешательство обслуживающего персонала в процесс изготовления объекта 3D-принтером, происходящий в автоматизированном режиме, допускается при мониторинге печати в случае корректировки параметров печати (скорости, подачи строительной смеси и пр.) и при возникновении сбоев в работе 3D-принтера.
6.9 После изготовления объекта 3D-принтером при необходимости следует выполнить дополнительную обработку объекта перед использованием: очистку, грунтование поверхностей, оштукатуривание, окраску, декорирование и др.
7 Требования безопасности при работе с 3D-принтером
7.1 Безопасность при работе с 3D-принтером должна быть обеспечена выбором приемов и режимов работы 3D-принтера в соответствии с руководством по эксплуатации. Производственные процессы должны соответствовать ГОСТ 12.3.002, применяемое оборудование - ГОСТ 12.2.003.
7.2 При перемещении 3D-принтера по строительной площадке необходимо использовать способы безопасного производства погрузочно-разгрузочных работ в соответствии с требованиями ГОСТ 12.3.009.
7.3 При работе с 3D-принтером следует соблюдать правила пожарной безопасности в соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.004, а также требования санитарной безопасности и взрывобезопасности.
7.4 Обслуживающий 3D-принтер персонал при работе с ним должен быть обеспечен специальной одеждой и средствами индивидуальной защиты в соответствии с ГОСТ 12.4.011.
7.5 Квалификация обслуживающего 3D-принтер персонала должна обеспечивать безаварийную и безопасную работу оборудования.
(справочное)
А.1 Общие требования к свойствам материалов
Материалы для 3D-печати должны обладать свойствами, которыми можно управлять в широком диапазоне с целью повышения эффективности аддитивных процессов. Общие требования к свойствам материалов для 3D-печати представлены на рисунке А.1.
При применении АТ в строительстве используют растворы и строительные смеси для 3D-печати в зависимости от назначения изделий и метода 3D-печати, такие как, но не ограничиваясь:
- мелкозернистый бетон на базе портландцементного, композиционного или геополимерного вяжущего;
- раствор на базе портландцементного, композиционного или геополимерного вяжущего;
- глина;
- грунтобетоны;
- гипсы, в том числе модифицированные и гидрофобные.
Примечание - Гипс вводят в растворы для регулирования не только сроков загустевания смесей, но и их технических свойств, вследствие чего заметно повышается качество бетона;
- смеси со стеклянным волокном — для печати объемных элементов;
- смеси с фиброволокном — для снижения трещиностойкости изделий;
- смеси с противоморозными добавками — для выполнения работ при отрицательных температурах окружающего воздуха;
- смеси с пластификаторами — для регулирования свойств бетонов и растворов;
- смеси с добавлением мелкого заполнителя — для увеличения шероховатости;
- смеси на базе модифицированных гипсов — для декоративной печати.
Материалы и их комбинации, используемые при послойном экструдировании, указаны на рисунке А.2.
┌─────────────────────────────────────┐
│ Комбинации материалов, используемые │
<pre class="legal-pre"> │ при 3D-печати методом послойного │
│ экструдирования │</pre>
└──┬───────────────────────────────┬──┘
<pre class="legal-pre"> ┌───────────┴──┐ ┌────┴─────────────────┐
┌────┴────┐ ┌───────┴────────┐ ┌──────────┴───────────┐ ┌────────┴───────┐
│ Фибра │ │ Бетонная смесь │ │ Армирование стальной │ │ Бетонная смесь │
└┬────────┘ └────────────────┘ │ арматурой │ └────────────────┘
│ ┌──────────────────┐ └──────────┬───────────┘
├─┤ Стеклянная │ │ ┌────────────────┐
│ └──────────────────┘ ├─┤ Горизонтальное │
│ ┌──────────────────┐ │ └────────────────┘
├─┤ Полипропиленовая │ │ ┌────────────────┐
│ └──────────────────┘ ├─┤ Вертикальное │
│ ┌──────────────────┐ ┌───────────────┐ │ └────────────────┘
├─┤ Базальтовая │ │ Металлическая ├─┤
│ └──────────────────┘ │ сетка │ │
│ ┌──────────────────┐ └───────────────┘ │
└─┤ Стальная │ ┌───────────────┐ │
└──────────────────┘ │ Металлические ├─┘
│ прутья │</pre>
└───────────────┘
А.3 Общие требования к бетонным смесям
А.3.1 Строительная смесь для 3D-печати должна соответствовать требованиям ТД производителя 3D-принтера и обладать следующими характеристиками, соответствующими выбранному методу 3D-печати:
- дисперсность;
- реологические свойства (формуемость, возможность транспортирования по трубам, пластическая прочность);
- высокая адгезия между слоями смеси, плотное прилегание слоев;
- отсутствие изломов смеси;
- отсутствие трещинообразования, низкая усадка;
- равномерность отверждения (схватывания);
- высокая скорость отверждения (схватывания) после экструзии.
А.3.2 При выборе строительной смеси для 3D-печати необходимо учитывать следующие требования:
- выполнение трехмерной печати строительными смесями для 3D-печати (без применения специальных добавок либо без модификации составов) возможно только при положительных температурах окружающего воздуха (от 5,0 °C до 40,0 °C);
- уменьшение временного промежутка между слоями с целью обеспечения необходимого сцепления между ними;
- обеспечение удерживающей способности нижнего слоя с целью выдерживания веса следующих слоев без деформации, при этом необходимо обеспечить сцепление с последующими слоями;
- состав строительной смеси для 3D-печати должен быть тиксотропным, т.е. должен обеспечивать уменьшение вязкости от механического воздействия и увеличение вязкости в состоянии покоя;
- обеспечение достаточной подвижности строительной смеси для 3D-печати для обеспечения экструзии;
- исключение использования применения газобетона и пенобетона для легких стеновых конструкций при 3D-печати (кроме случаев заполнения пустот напечатанных конструкций с целью улучшения свойств теплопроводимости).
Примечание - Применение вышеуказанных компонентов приводит к увеличению бетонной смеси в объеме после формирования под действием химической реакции.
А.4 Требования к модифицирующим добавкам
Для обеспечения заданных свойств строительной смеси для 3D-печати и затвердевшей строительной смеси для 3D-печати необходимо учитывать требования к применяемым модифицирующим добавкам, перечисленные в таблице А.1.
Добавки для обеспечения свойств строительной смеси для 3D-печати в строительстве
Для обеспечения прочности и жесткости конструкции без армирования бетона стальной арматурой возможно использование фибры в качестве армирующего компонента для улучшения свойств строительной смеси для 3D-печати (см. таблицу А.2), если данное требование отражено в ТД производителя 3D-принтера.
Примечание - Фибра является одной из добавок к строительной смеси для 3D-печати, которая представляет собой материал, применяемый в качестве армирующего компонента. Фибра добавляется в сухие строительные смеси и растворы, выполняя роль микроармирующего компонента, модифицирующего (оптимизирующего) структуру вяжущих веществ строительных конгломератов на микроуровне.
А.6 Требования к готовым изделиям
Готовое изделие, напечатанное на 3D-принтере, должно соответствовать требованиям, изложенным в ПД:
- по необходимой прочности;
- высокой однородности и стабильности свойств;
- низкой плотности и теплопроводности;
- высокой прочности сцепления;
- морозостойкости;
- содержанию вредных примесей;
Примечание - Требуемые характеристики формируются на стадии обоснования и разработки состава строительной смеси для 3D-печати. Для обеспечения формуемости смеси рациональным является применение мелкозернистых или порошковых строительных смесей для 3D-печати на основе портландцемента и его разновидностей, а также других вяжущих с разными видами заполнителей, наполнителей и модифицирующих добавок.