Additive technologies in construction: technical, economic and management analysis

Abstract

The study is devoted to a comprehensive analysis of the introduction of additive technologies into modern construction production, revealing the technical, economic, and managerial aspects of concrete 3D-printing of architectural structures. The work systematically analyzes the evolution of additive manufacturing technologies and identifies the main structural types of 3D-printers (an additive machine for layer-by-layer construction of objects), including portal, robotic, mobile, and hybrid systems. A detailed study of the technological parameters of concrete 3D-printing with concrete mixtures is presented, in particular, optimal printing speed modes, layer parameters, criteria for shaping and quality of building structures. A comparative analysis of the technological capabilities of leading world equipment manufacturers, such as ICON, COBOD International, Apis Cor, and WinSun, is conducted. The economic analysis demonstrates significant advantages of additive technologies: reduction of construction time by 2-6 times, reduction of construction cost by 20-35%, and increase in the load-bearing capacity of structures.

Дослідження присвячене комплексному аналізу впровадження адитивних технологій у сучасне будівельне виробництво, розкриваючи технічні, економічні та управлінські аспекти 3D-друку архітектурних конструкцій. Актуальність використання адитивних технологій підкреслюється наступними факторами: зростання вимог до енергоефективності будівель; необхідність швидкого відновлення інфраструктури в постконфліктних зонах та районах стихійних лих; потреба у створенні складних архітектурних форм при зниженні вартості їх реалізації; тенденція до індивідуалізації житлового будівництва та адаптації проектів під конкретні потреби замовників. У роботі системно проаналізовано еволюцію технологій адитивного виробництва, визначено основні конструктивні типи 3D-принтерів, включаючи портальні, роботизовані, мобільні та гібридні системи. На сьогодні у світі відомо близько 500 виробників будівельних 3D принтерів. Представлено детальне дослідження технологічних параметрів 3D-друку бетонними сумішами, зокрема оптимальних режимів швидкості друку, параметрів шарів, критеріїв формоутворення та якості будівельних конструкцій. Проведено порівняльний аналіз технологічних можливостей провідних світових виробників обладнання, таких як ICON, COBOD International, Apis Cor та WinSun.