Внаслідок російської агресії понад 4 мільйони громадян України повністю або частково втратили свої домівки. Серед них і родина Березових. Голова сім’ї – Ярослав – був бійцем Збройних Сил України. На жаль, він загинув 2022 року під час боїв на Бахмутському напрямку. Щоб допомогти його дружині та двом донькам, українська компанія, що займається 3D-друком, ініціювала запуск проєкту з будівництва будинку для родини. У серпні 2024 року сім’я в’їхала у своє нове безкоштовне 3D-житло.

Скільки часу і грошей треба на таке будівництво? Чи можна його масштабувати, щоб вимушено переселені люди не чекали роками на дах над головою? Чи є інші приклади 3D-будинків в Україні? Обговоримо це разом з експертами.

 

Будівництво спільнокоштом

 

Для того, щоб люди, які втратили житло внаслідок дій агресора, мали де жити, в країні запущено низку різних програм. Наприклад, "єВідновлення", "ВідновиДІМ", "єОселя". Однак відновлення пошкоджених будинків, квартир чи отримання компенсації за втрачене – це доволі тривалий процес, який постійно вдосконалюють на законодавчому рівні. І він потребує багато коштів. Тож люди змушені або орендувати житло, або жити в соціальному, чи їхати в інші країни, де їм надають тимчасове житло як біженцям.

Сім’ї Березових з Ірпеня – пані Наталії та її двом донькам – запропонували інше рішення. Ще до війни родина побудувала свій будинок, але не встигла зареєструвати право власності, тому коли росіяни 2022 року знищили його, Березові не могли претендувати на відшкодування. 

"За законом сім’я не мала права на компенсацію, аби потім відбудуватися, – розповів Олександр Маркушин, міський голова Ірпеня. – Це той глухий кут, в який можуть потрапити багато українців".

Коли керівниця благодійного фонду “Обійми нації” Інна Фурман шукала родину, аби допомогти їй із житлом, вона звернулася до голови Управління праці та соціального захисту населення Ірпінської міської ради, і та дала перелік, в якому було приблизно 30 сімей. Обрали Березових.

Інна Фурман запропонувала надрукувати для них будинок на вітчизняному 3D-принтері, тому що, окрім керування фондом, є засновницею компанії "3D UTU".

"Наша компанія створила перший український п’ятиметровий принтер, а також два програмних забезпечення: одне управляє принтером, інше – адаптує проєкт", – розповіла вона.

 

Один проєкт і 105 партнерів

 

Однак самого лише 3D-принтера й софту для створення будинку замало. Потрібні матеріали, а значить і кошти. І не лише на зведення стін. Саме для цього благодійний фонд об'єднав навколо проєкту 105 партнерів. Хтось дав арматуру, хтось – бетон, утеплювач, вікна, двері, техніку, рекуператори, меблі тощо.

Одним із партнерів є, наприклад, компанія Henkel, яка розробила цементно-піщану суміш для принтеру – із домішками пластифікатора для швидкого застигання під час друку.

"Суміш набуває міцності за 7 хвилин для того, щоб можна було друкувати наступний шар екструзії", – пояснила Інна Фурман. 

Це дуже важливо, бо принтер друкує перший шар, потім на нього викладає другий і далі. І щоб нижній шар не тік, він має швидко набрати міцності, аби втримати наступний шар.

"Товщина стіни приблизно 600-650 мм, і стіна є двокамерною: є внутрішня камера (по суті, несуча) і зовнішня, – пояснює Микола Ковлев, кандидат технічних наук, технічний експерт компанії "3D UTU". – Товщина першої – приблизно 400 мм, другої – 200-250 мм". 

 

У нас було завдання – швидко побудувати. Однак не аби з чого. Навпаки, ми перестраховувалися, тому в результаті будинок отримав високий клас енергоефективності…

 

Принтер може друкувати стіни довжиною 16 м і висотою до 4,7 м. Однак його можна легко переналаштувати і надрукувати, наприклад, корівник будь-якої довжини.

Фото з архіву компанії "3D UTU"

Цікаво, що внутрішня стіна складається з комірок для забезпечення стійкості (як стільники у вулику), а зовнішня – порожня, тому туди фахівці задули утеплювач – пінополіуретан. Завдяки цьому будинок має шумопоглинаючий ефект і є дуже теплим.

Зі слів технічного експерта, коли фахівці будували будинок, то розуміли, що йдеться про пілотний проєкт, тому намагалися зробити його якомога ефективнішим.

"Ми зводили будівлю на фундаментній плиті типу "шведська плита", ставили утеплювач між бетоном і підлогою, – розповів технічний експерт. – У результаті на підлозі є 300-350 мм утеплювача. Також є утеплювач на покрівлі – пінополістирол. На підлозі – більшої щільності. "Гралися" з відкосами, вузлами примикання – також ставили утеплювач й обшивали його. Дах будинку – плоский. Це монолітна плита з утеплювачем по стяжці та мембраною". 

Опалення в будинку – від електрокотла й теплої підлоги. Проте додатково, про всяк випадок, всередині будинку встановили дров’яну пічку. У кімнатах є рекуператори. За результатами енергоаудиту будинок має клас енергоефективності "В".

 

Спальня стала безпековою кімнатою 

 

У результаті роботи з’явився будинок із кухнею-вітальнею і трьома спальнями – для пані Наталії та її дочок – Анни та Аліни. Кімната молодшої доньки має подвійне призначення, бо окрім функції спальні, вона може слугувати як безпекова кімната для всієї сім’ї. Зокрема і для синочка Анни, якого вона нещодавно народила.

"Оскільки будинок цієї сім’ї був зруйнований через те, що ворог влучав у нього тричі, матір та її доньки після цього стали боятися за своє життя. Проєктанти запропонували їм зробити кімнату, в якій вони могли б почуватися більш-менш безпечно. Адже зараз людям дуже важливо мати, куди ховатися, якщо поруч немає сховища", – розповів Микола Ковлев, технічний експерт.

Фото з архіву компанії "3D UTU"

Безпекова кімната однією стіною виходить назовні. Для того, щоб зробити її стіни міцними, будівельники армували порожнину в стіні й залили внутрішню стіну камери важким бетоном. 

За приклад проєктанти взяли мамади, які ізраїльський уряд вимагає будувати, починаючи з 1993 року. Таку укріплену кімнату в мирний час ізраїльтяни використовують як звичайне житлове приміщення. В ньому є вікно й кондиціонер.

У безпековій кімнаті зведеного 3D-будинку в Ірпені також є особливе броньоване вікно. Його виготовили кілька компаній, що займаються розробкою безпекових рішень, а саме – вибухостійких конструкцій і безпечних склопакетів. У результаті в кімнаті змонтували вибухостійку віконну конструкцію 2 класу вибухостійкості й використали внутрішнє скло – триплекс P4A, що складається з двох шарів скла 4 мм та чотирьох шарів плівки PVB. Як запевняють виробники, така формула склопакета, особлива система кріплення і загалом конструкції надійно захистять мешканців оселі від ураження уламками скла.

"Таке міцне вікно є і в нашому будинку, і навіть у Луврі, – зазначила Інна Фурман, засновниця компанії "3D UTU", – а це означає, що ми наших дівчат настільки любимо, бережемо й охороняємо, як Лувр охороняє свої цінності і свої культурні надбання. А наші цінності – це наша сім'я".

Звісно, проєктанти розуміють, що від прямого влучання в будинок людей нічого не врятує, але все ж безпекова кімната вбереже мешканців від осколкового ураження, зауважив Микола Ковлев.

 

Як швидко можна будувати і скільки це коштує

 

Друкування стін на 3D-принтері тривало 58 мотогодин. Мотогодина – це одиниця вимірювання часу, що виражає кількість годин, протягом яких обладнання перебувало в режимі роботи. Отже, по суті, знадобилося лише більш ніж дві доби. Однак як це відбувалося в часі насправді?

"Будинок друкували протягом 3-4 ночей у серпні минулого року, – розповів технічний експерт. – Чому вночі? Бо вдень було дуже спекотно. До того ж принтер друкує 80 см, після чого потрібно робити перерву. І для того, аби надрукувати один поверх, необхідні 4 такі підходи. Якщо температурно-вологісний режим у межах 20 градусів, то це добре, але якщо надворі спекотно, то потрібне додаткове зволоження".

 

Будинок друкували протягом 3-4 ночей у серпні минулого року…

 

Хоча проєкт розпочали в серпні 2023 року, лише через рік після цього в повністю готовий, вмебльований та облаштований дизайнером будинок заїхала сім’я Березових. Як пояснили учасники проєкту, причин цього кілька. По-перше, таке будівництво є пілотним, тому чимало рішень приймалося “на ходу”. По-друге, швидкість будівництва (а це не лише зведення стін) залежала від донатів і тривалості очікування на обіцяні поставки матеріалів.

"Якби все необхідне було на будівельному майданчику, то будинок би здали значно швидше, – зазначив технічний експерт. – У такий будинок, залежно від певних технологічних процесів, родина по факту може заїхати через 2,5-3 місяці".

Скільки коштує збудований за інноваційною технологією будинок? Зі слів Інни Фурман, орієнтовно – 700 доларів за м². Це приблизна вартість будинку з газобетону.

Оскільки площа будинку становить 130 м², то будинок обійшовся у 4 млн грн. До слова, вартість 3D-принтера – 275 тис. доларів.

"Водночас швидкість 3D-будівництва стін може становити від 20 до 40 см за секунду, – наголосила керівниця проєкту. – У цьому ми перевершили навіть міжнародних виробників принтерів. Наша технологія дозволяє будувати вулицями, кварталами, тобто дуже швидко, тому що ми поєднуємо класичний варіант будівництва з інноваційним". 

Важливо також, що під час друку принтером задіяні лише три людини – оператор і два помічники. А самим принтером може управляти будь-яка особа, яка пройшла курс навчання в компанії "3D UTU", незалежно від того, жінка це чи чоловік, людина з інвалідністю, студент тощо.

 

3D-школа у Львові

 

Будинок в Ірпені – не єдиний в Україні об’єкт, надрукований за допомогою 3D-принтера. Є ще один проєкт – “Hive” (“Вулик”), який ініціював гуманітарний фонд “Team4UA”. Виконавець – данська група "3DCP". Ідеться про пілотне будівництво у Львові навчального корпусу школи №23. Утім, проєкт навряд чи можна назвати успішним. 

Він розпочався 2022 року. Передбачалося, що всі роботи, від фундаменту до оздоблення, триватимуть лише три місяці. Стіни для будівлі площею 506 м² були надруковані лише за 40 годин ще в липні 2023 року. Планувалося відкрити новий корпус школи 1 січня 2024 року. Проте будівництво досі не завершене. Причин кілька, але основна з них – брак фінансів.

Стіни копусу школу у Львові, надруковані на 3D-принтері. Фото: Роман Балук

Вартість нового корпусу становила 800 тис. доларів. Проте тепер для закінчення робіт (встановлення вікон, дверей, покрівлі, внутрішнього дизайну) організаторам проєкту потрібно зібрати ще близько 400 тис. доларів. 

Як пояснив перший заступник міського голови Львова Андрій Москаленко, зараз фонд "Team4UA" шукає необхідне фінансування.

Попри проблеми, що виникли, засновник гуманітарного фонду "Team4UA" Жан-Крістоф Боні вважає, що будувати в Україні, зокрема і для біженців, треба за допомогою нових технологій.

 

Досвід 3D-проєктів вартує поширення

 

Оскільки пілотний проєкт, реалізований фондом "Обійми нації", виявився успішним (передусім тому, що зібрав людей з однаковими цінностями), то компанія "3D UTU" має намір масштабувати набутий досвід. 

"Основним нашим завданням було перевірити, наскільки це реально – збудувати будинок за допомогою 3D-друку, а потім масштабувати такий проєкт, тобто зробити його масовим, – каже Микола Ковлев, – Адже одна з його переваг – це те, що тут задіяно мало робочих рук. Це дуже важливо, оскільки зараз в Україні величезна потреба в спеціалістах, через те що багато людей сьогодні воюють у лавах ЗСУ. Водночас обсяги будівництва різко зросли. Будівельні компанії – в пошуку мулярів та інших робітників і спеціалістів. Власне, завдяки 3D-будівництву цю проблему можна вирішити”.

 

Основним нашим завданням було перевірити, наскільки це реально – збудувати будинок за допомогою 3D-друку, а потім масштабувати такий проєкт…

 

Пілотний будинок, що має клас енергоефективності "В", виявився доволі дорогим, як для масового проєкту. Його вирішили зробити більш бюджетним. А для цього доведеться зменшити клас енергоефективності до "С". 

"Ми будували за допомогою 3D-друку вперше і не знали до кінця, як буде поводити себе той чи інший матеріал, тому перестраховувалися. У результаті вийшов вищий клас енергоефективності, ніж ми могли собі дозволити. З іншого боку, з часом ми так чи інакше будемо йти до пасивних будинків. І якби ми поставили тепловий насос, сонячні панелі, геліоколектори, то отримали б будинок, який може сам себе забезпечувати енергією, а не брати її із зовнішніх джерел. Тепер маємо, по суті, дослідний зразок і по якості, і по вартості. Звісно, багато залежить від того, який буде фундамент, покрівля. Є шлях, куди можемо рухатися, щоб здешевити цей будинок. І ми якраз на цим зараз працюємо", – розповів технічний експерт.

Зокрема, компанія "3D UTU" зараз проводить дослідження з Національним університетом "Львівською політехнікою", аби мати вибір, чим заповнити стіни. Наприклад, пінобетоном (у рідкому стані), щоб не використовувати дорогий пінополістирол. Також фахівці планують порахувати теплотехнічні характеристики вже наявної конструкції і, залежно від кліматичної зони, надалі пробувати використовувати різні марки пінобетону.

"Ми проводимо дослідження, аби трохи здешевити технологію. Нехай ми дещо втратимо клас енергоефективності, але вийдемо на параметри "що може бути" і "що повинно бути". Роботи дуже багато", – додав Микола Ковлев. 

Щодо планів команди "Team4UA", то після завершення будівництва школи фонд хотів побудувати за допомогою 3D-принтера міст у Херсонській області. А потім – надрукувати першу у світі 8-поверхову будівлю та бомбосховище. Паралельно планував запустити роботу тренінгового центру в Києві, аби навчати там людей будувати за допомогою 3D-друку. Проте, чи перетворяться ці плани на реальні проєкти, можна буде говорити лише після здачі корпусу школи.

А от те, що 3D-друк може стати у пригоді під час відбудови країни, бо дає змогу зводити стіни дуже швидко – вже очевидно. Тому такі проєкти, як будинок Березових в Ірпені, допоможуть організувати та налагодити масове 3D-будівництво в Україні. Звісно, якщо воно подешевшає.

Тим паче, що у світі цей напрям у будівництві активно розвивається. Зокрема, техаська будівельна компанія ICON надрукувала на 3D-принтері будинки для громад в Остіні (штат Техас, США) та Накажуці (штат Табаско, Мексика). 2020 року в Дубаї надрукували першу у світі комерційну будівлю “Dubai Future Foundation”, а 2021 року в Малаві вперше у світі надрукували школу.

Світлана ОЛІЙНИК, спеціально для "Української енергетики"