Как НИУ МГСУ развивает строительную 3D-печать в России

Ученые НИУ МГСУ создают не просто «бетон для принтера», а целостную технологию – от фундаментальных принципов разработки рецептур смеси и расчета конструкций до контроля строительных работ и формирования нормативной базы. Сегодня это направление выходит на новый этап: результаты лабораторных исследований и опыт реального строительства переводятся в требования национальных стандартов и отраслевую дорожную карту.

Строительный 3D-принтер часто сравнивают с огромным кондитерским шприцем: машина движется по заданной цифровой траектории и слой за слоем выдавливает пластичную строительную смесь, похожую на крем для торта. Сравнение наглядное, но слишком простое. Чтобы вместо эффектного макета получилось безопасное здание, необходимо одновременно управлять десятками параметров – от подвижности смеси и скорости набора прочности до сцепления слоев, геометрической точности и поведения конструкции под нагрузкой.

Именно эти задачи находятся в центре внимания исследований Научно-исследовательского института строительных материалов и технологий (НИИ СМиТ) НИУ МГСУ, коллектив которого разрабатывает материалы, методы расчета и технологии возведения конструкций, проводит испытания, участвует в реализации практических проектов и подготовке нормативно-технических документов, необходимых для развития аддитивного строительного производства в России.

Про материал

Главное отличие смеси для строительной 3D-печати от традиционного бетона заключается в противоречивых требованиях к ее поведению. Во время прокачивания по шлангам материал должен иметь высокую подвижность, а после выхода из сопла – сохранять форму и выдерживать вес последующих слоев, не деформируясь и не расплываясь. При этом соседние слои должны надежно соединяться между собой, обеспечивая совместную работу напечатанной конструкции.

«Строительная 3D-печать – это не отдельно материал и не отдельно принтер, а единая технологическая система. Даже качественная смесь при изменении диаметра сопла, скорости печати, межслойного интервала или температуры окружающей среды может вести себя совсем не так, как планировалось. Поэтому необходимо всегда иметь в виду не только свойства материала, но и конкретные параметры применяемого технологического процесса печати», – подчеркивает директор НИИ СМиТ НИУ МГСУ Алексей Адамцевич.

Послойное формирование принципиально важно учитывать при проектировании. Обычный монолитный бетон условно воспринимается как относительно однородный материал, тогда как в напечатанной конструкции возникают границы между слоями. Поэтому прочность образца, испытанного вдоль направления печати, может отличаться от результата испытания поперек слоев. Для надежного расчета здания недостаточно знать только прочность контрольных образцов – требуется понимать, как выбранный технологический режим повлияет на структуру и свойства всей конструкции.

В своих работах исследователи НИУ МГСУ анализировали совместную работу слоев и особенности поведения бетонных конструкций, изготовленных различными методами послойной экструзии. Эти исследования формируют экспериментальную основу для перехода от единичных объектов к воспроизводимой технологии, при которой характеристики конструкции можно заранее задавать и контролировать.

Об эффективности печати

Распространенное представление о строительной 3D-печати предполагает, что принтер должен изготовить здание целиком. Исследования НИИ СМиТ показывают более практичный и экономически оправданный на ранних стадиях развития технологии путь – сочетание аддитивного производства с традиционными строительными технологиями.

Один из наиболее перспективных вариантов применения такого гибридного подхода – печать несъемной опалубки. Принтер создает оболочку сложной формы, внутри которой при необходимости размещают арматуру, тяжелый бетон, теплоизоляционный материал или другие функциональные слои. Такая схема позволяет автоматизировать одну из наиболее трудоемких частей бетонных работ, отказаться от монтажа и последующего демонтажа традиционной опалубки и одновременно сохранить проверенные решения монолитного строительства.

Исследования специалистов НИУ МГСУ показывают, что печатная несъемная опалубка способна стать связующим звеном между новой технологией и существующей строительной практикой. При этом одинаково востребованными здесь остаются два основных сценария: изготовление отдельных элементов с их последующей сборкой на объекте либо печать непосредственно на строительной площадке.

При этом у напечатанной опалубки есть и свои технологические особенности. Необходимо обеспечивать пространственную жесткость оболочки во время печати и заполнения бетоном, исключить образование мостиков холода, подобрать способ армирования и добиться совместной работы печатного слоя с монолитным ядром. Отдельной задачей остается обеспечение межфазной адгезии – надежного сцепления различных материалов. От нее зависят не только несущая способность, но и долговечность всей конструкции.

От лаборатории к рынку

Специалисты НИИ СМиТ НИУ МГСУ изучают не только свойства материалов, но и готовность отрасли к их промышленному производству. В 2024 году был впервые опубликован обзор российского рынка материалов для аддитивного строительного производства, который с тех пор регулярно актуализируется. Исследование основано на опросе производителей сухих строительных смесей из разных регионов России и позволяет оценивать динамику развития отрасли и перспективы рынка.

По оценкам авторов обзора, до 2025 года этот сегмент в среднем практически удваивался ежегодно. Вместе с тем исследователи подчеркивают влияние низкой базы: рынок пока невелик по сравнению со всей индустрией строительных материалов, поэтому высокие темпы роста сами по себе еще не свидетельствуют о массовом внедрении технологии.

Практический результат материаловедческих исследований НИИ СМиТ – переход от лабораторных рецептур к промышленным партиям продукции. На отраслевой конференции «3ДМикс-2026» была представлена промышленная партия материала 3D4Art, созданного консорциумом, куда входят компании «Экс Морэ» (Perfekta), «3Д Арт» и НИУ МГСУ. Такой формат сотрудничества объединяет научную разработку состава, производственные возможности предприятия и обратную связь от пользователей строительных 3D-принтеров.

Еще одно прикладное направление связано с созданием легких и теплоэффективных материалов. Совместно с индустриальным партнером «Мосстрой-31» разработаны составы для печати с применением специального полистирольного сырья: один предназначен для устройства несъемной опалубки стен, другой – для формирования теплоизоляционного слоя внутри нее. Этот подход показывает, что аддитивное строительство развивается не вокруг единственной универсальной рецептуры, а как семейство специализированных материалов, каждый из которых выполняет определенную функцию в конструкции.

Стандарт для строительной площадки

Промышленное внедрение новой технологии невозможно без единых правил. В России уже действуют разработанные ранее в НИУ МГСУ национальные стандарты: ГОСТ Р 59095-2020 устанавливает терминологию в области материалов для аддитивного строительного производства, ГОСТ Р 59096-2020 – методы их испытаний, а ГОСТ Р 59097-2020 – технические требования к таким материалам.

Однако эти документы прежде всего отвечают на вопрос, каким должен быть материал. Для полноценного применения технологии в строительстве необходимо регламентировать и сам производственный процесс. Поэтому в 2026 году на базе ТК 400 «Производство работ в строительстве. Типовые технологические и организационные процессы» специалисты НИИ СМиТ НИУ МГСУ совместно с компанией «3Д Арт» разработали ГОСТ Р «Строительное производство. Общие требования к организации, производству и контролю выполнения работ с использованием технологии аддитивного строительного производства на строительной площадке».

Проект устанавливает единые организационно-технологические требования и правила контроля строительной 3D-печати непосредственно на объекте. Документ охватывает безопасность и организацию работ, приемочный контроль и методы испытаний, транспортирование и хранение оборудования и материалов, а также монтаж и ввод оборудования в эксплуатацию. При этом в первой редакции прямо указано, что стандарт не распространяется на проектирование и расчет конструкций: для решения этих задач предстоит подготовить отдельные нормативные документы.

Параллельно НИУ МГСУ совместно с ФАУ «ФЦС» Минстроя России и профильным ТК 465 «Строительство» участвует в формировании дорожной карты развития нормативно-технической базы аддитивного строительства. Представленный ФАУ «ФЦС» план на 2026–2028 годы объединяет научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы, разработку национальных стандартов и подготовку будущего свода правил «Конструкции строительные, выполненные с применением аддитивных технологий. Правила проектирования».

Дорожная карта предусматривает использование результатов целого комплекса исследований – от анализа мировой практики и изучения вертикальной несъемной опалубки до получения достоверных экспериментальных данных о влиянии режимов печати на прочность и деформативность конструкций. Предстоит также оценить возможность учета печатной опалубки в расчетном сечении и в качестве защитного слоя арматуры, исследовать долговечность, климатическую устойчивость, огнестойкость и сейсмостойкость напечатанных конструкций.

Такой подход принципиально отличается от подготовки одного универсального документа «про 3D-печать». Сначала исследователи выявляют конкретный пробел – например, недостаток данных о защитных свойствах печатного слоя по отношению к стальной арматуре. Затем проводится научно-исследовательская или опытно-конструкторская работа, формируется доказательная база, и только после этого соответствующие требования включаются в стандарт или свод правил.

Не принтер, а экосистема

В июне 2026 года НИУ МГСУ вновь стал площадкой международной конференции «3ДМикс», объединившей разработчиков оборудования и материалов, проектировщиков, строителей, научные организации, отраслевые объединения и представителей органов власти. Научно-практическую программу открыл совместный доклад Андрея Пустовгара и Алексея Адамцевича о роли роботизации и аддитивных технологий в повышении производительности строительства.

Научный руководитель НИИ СМиТ НИУ МГСУ Андрей Пустовгар так формулирует задачу следующего этапа: «Технология аддитивного строительного производства перестает быть футуристической концепцией и становится реальным инструментом, позволяющим возводить здания и сооружения. Сегодня важно объединить усилия науки, бизнеса и регуляторов, чтобы перейти от единичных экспериментов к масштабированию и массовому внедрению этой технологии в России».

Сегодня строительная 3D-печать развивается не как соревнование за самый быстрый принтер или самый необычный дом. НИУ МГСУ формирует взаимосвязанную систему, в которой цифровая модель подкреплена расчетом, состав смеси адаптирован к оборудованию и условиям эксплуатации, свойства конструкции подтверждены испытаниями, а порядок выполнения работ закреплен нормативными требованиями.

Следующим рубежом станет не очередной рекордный объект, а серийное строительство с предсказуемым результатом. Именно здесь научные разработки, промышленная кооперация и стандартизация должны сработать как единый технологический механизм.