AP19178044 — Проектирование и разработка печатающей головки строительного 3D принтера для возведения строительных объектов военного назначения

Цель проекта: Цель работы – адаптация строительной техники к работе в качестве строительного 3D-принтера и проектирование и разработка устанавливаемой на ней печатающей головки для строительства строительных объектов военного назначения.

Актуальность проекта: Аддитивные технологии проникают во многие отрасли. В том числе в сферу военного строительства. В частности, Корпус морской пехоты США успешно протестировал эту технологию, построив военные казармы и ангары с помощью строительного 3D-принтера. В результате аддитивные технологии показали, что они сокращают количество рабочей силы, времени и финансов, необходимых для строительства. Компания Icon, которая реализовала это, использует портального робота в качестве строительного 3D-принтера и метод Contour Crafting в качестве метода 3D-печати. В современных коммерциализированных проектах, включая Icon, в качестве базы для 3D-принтеров используются портальные, дельта -, полярные и серийные роботы, но ни один из них не подходит для использования в полевых условиях, которые считаются агрессивной средой, и требует наличия специально подготовленной строительной площадки и фундамента здания. Следовательно, он не очень подходит для использования в военных целях. По представленной в проекте концепции – строительная техника, разработанная для работы в агрессивной среде, в частности, экскаватор адаптируется к работе в качестве строительного 3D-принтера и проектируется специальная печатающая головка, которая печатается усовершенствованным монолитным методом. Экскаватор своими ковшами выкапывает котлован, выравнивает строительную площадку, затем меняет ковш на печатную головку, сначала заливает фундамент, затем прижимает стены. Бетон и арматура транспортируются вдоль стрелы экскаватора и доставляются на печатную головку. Прижимая потолок на ровной поверхности на строительной площадке, вместо печатной головки устанавливают крюк, поднимают потолок и устанавливают над стенами. Таким образом, можно построить военный объект с помощью одной техники.

Научный руководитель: Доктор Ph.D., Сағынтай Мұхағали Қаратайұлы

Полученные результаты: В рамках проекта был разработан автоматизированный механизм армирования печатающей головки, создан его прототип и проведены испытания. Были изготовлены образцы из стандартных рифлёных стальных арматурных стержней и проверены их механические свойства в соответствии с строительными нормами. Спроектировано и изготовлено специальное сопло, с использованием которого были напечатаны железобетонные образцы методом 3D-печати. Образцы исследовались с применением рентгеновского сканирования и визуального анализа для оценки качества сцепления арматуры с бетоном. Также была изучена возможность адаптации строительной техники (экскаватора) к 3D-принтеру и проведён кинематический анализ, подтвердивший её применимость. Все запланированные задачи проекта были полностью выполнены, а полученные результаты подтвердили эффективность разработанных решений.

Список публикаций с ссылками на них

1. Сагынтай М., Мустафа А., Нұғман Е. 3D баспаланған бетонды арматуралауға арналған аутоматты арматуралаушы механизм // Вестник Евразийского национального университета имени Л.Н. Гумилева. Серия: Технические науки и технологии. – 2023. – Т. 145, № 4. – С. 236–249. – URL: https://bultech.enu.kz/index.php/main/article/view/543
2. Сағынтай М., Мустафа А., Акшулаков К.Ж. Әскери мақсаттағы құрылыс объектілерін салуға арналған құрылыс 3D принтері мен оның баспа бастиегінің тұжырымдамасы // Хабаршы Ұлттық қорғаныс университетінің ғылыми-білім беру журналы. – 2024. – № 1 (100). – С. 224–228.
3. Сагынтай М., Мустафа А. Аддитивті технологияда қолданылатын арматуралық сырықтардың дәнекерлеу кезіндегі қызуын зерттеу // Қазақстан ғылымы мен техникасы. – 2024. – № 3. – С. 88–95. – URL: https://stk.tou.edu.kz/archive/view-pdf/654
4. Сагынтай М.Қ., Адиева А.А., Ташмуханбетова И.Б., Уксикбаева Д.А., Макулбай Л.Б., Мустафа А.Қ., Нұғман Е.З. 3D баспалық бетонды арматуралау әдістеріне шолу // Механика және технологиялар. – 2025. – № 3 (89). – С. 284–294. – URL: https://mit.dulaty.kz/MechanicsTechnologies/article/view/516