The object of research, development or design (in Russian) : Проект направлен расширить границы научныхзнаний и промышленного применения аддитивныхтехнологий с использованием геополимерныхбетонов. Проект предусматривает разработку ивыход на рынок геополимерного бетона созданногоиз промышленных отходов Казахстана, дляразличного применения в 3D печати истроительстве. Наша команда уже разработаларазличные виды геополимерных бетонов, один изних изготовлен из золы-уноса (ТЭЦ-3 г. Караганда,Казахстан) и гранулированного доменного шлака(компания «ArcellorMittal», г. Темиртау, Казахстан).Исследования обеспечат основу для экспертнойоценки дальнейшего развития и применениягеополимеров в строительной 3D печати вКазахстане. Проект также направлен наизготовление полноразмерного прототипа здания,который продемонстрирует пример экономическиэффективной технологии, создающей здания свысокими эксплуатационными характеристикамикоторые соответствуют принципам устойчивогоразвития для строительной отрасли Казахстана.

The object of research, development or design (in Kazakh) : Жоба геополимерлер шығаратын аддитивті өндіріссаласындағы біздің түсінігіміз бен біліміміздіжетілдіреді. Жоба өнеркісіп қалдықтарынанжасалған геополимер бетон өндіріп шығаруды жәненарыққа еңгізуді көздеп отыр. Дайын өнімдерәртүрлі құрылыс және 3Д басып шығарусалаларында пайдаланылуы мүмкін. Біздің ұжымқазірдің өзінде әртүрлі геополимерлі бетон құрамынәзірледі, олардың бірі төмен кальцийлі күлден(Қарағанды қаласындағы ЖЭС) және ұнтақталғандомна пешінің қожынан (АрселорМитталкомпаниясы, Теміртау қаласы, Қазақстан) жасалған.Зерттеу Қазақстандағы Геополимер 3D басыпшығару жүйесін болашақта дамытуға арналғанқағидаларды нақты анықтауға негіз береді. Олсондай-ақ Қазақстандағы және әлемнің басқаелдеріндегі құрылыс индустриясы үшін үнемді,жоғары өнімді және тұрақты технология үлгісінберетін ауқымды құрылыс прототиптерін жасауғабағытталған.

Aim of work (in Russian) : Основной целью этого исследования являетсяпроектирование и разработка инновационного 3Dпринтера, который способен создаватьстроительные объекты из геополимерного бетона.Проект направлен расширить границы научныхзнаний и промышленного применения аддитивныхтехнологий с использованием геополимерныхбетонов.

Aim of work (in Kazakh) : Бұл зерттеудің негізгі мақсаты геополимерлібетоннан жоғары дәлдіктегі компоненттердіөндіруге қабілетті жаңа 3D геополимерлі принтердіжобалау және дамыту болып табылады. Жобагеополимерлерді пайдалана отырып, аддитивтіөндіріс саласындағы біздің түсінігіміз бен біліміміздіжетілдіреді.

Методы исследования (на русском) : Основные цели этого исследовательского проектазаключаются в следующем: а) Разработкапринципиально нового, бюджетного 3D принтерадля геополимерных бетонов; б) Разработка новыхтехнологических процессов для 3D печатигеополимерами с целью снижения стоимостистроительства и совершенствования строительныхтехнологий. В ходе этого проекта планируетсяпровести оптимизацию конструкции и рабочиххарактеристик экструзионной системы 3D печати.Кроме того, данные получаемые в реальномвремени от датчиков температуры и давления впечатающей головке дадут ценную количественнуюинформацию, для проведения точной настройкимеханических свойств печатаемого геополимерногобетона и улучшения программного обеспечения, атакже для обнаружения аномалий ипрогностической аналитики. Данная техническаяразработка является обязательной для достиженияглавной цели, а именно для разработкиинновационной системы 3D печати геополимернымбетоном и путем максимального использованияпреимуществ печатаемого материала. в)Разработать алгоритм подбора концентрацийматериала для заданного объекта 3D печати. д)Встроить оптимальный нагреватель в печатающуюголовку для геополимерных бетонов, тем самымпроложив путь к улучшенной структуре материала,более высокой адгезии печатных слоев иконтролируемой форме экструдируемых слоёв.Контроль этих свойств в настоящее времяпредставляет собой серьезную проблемусовременной технологии 3D печати.

Методы исследования (на казахском) : Осы жобаның негізгі нысандары: a) Жаңа үнемді3DGP принтерін жобалау және әзірлеу. b) Құрылысшығындарын азайту және құрылыс технологиясынжетілдіру үшін жаңа геополимерлі 3D басып шығаруәдістерін әзірлеу. Зерттеу тобы Қазақстанныңөнеркәсіптерінің жанама өнімдерінен әртүрлібірегей геополимерлі бетондарды әзірлейтінMetatron компаниясымен бірігіп жұмыс істейді. Бұлкомпания, күл, ұнтақталған түйіршіктелген қож(GGBS), қызыл балшық, көмір өндіру қалдықтары,минералды шикізат, шахта қалдықтары және т.б.өнімдерден геополимер бетонын әзірлейді.Геополимерлер өнеркәсіптік қалдықтарданжасалған, сапалы және үнемді материалдарболғандықтан, олар құрылыстық 3D басып шығаруқажеттіліктеріне өте қолайлы. Бұл ынтымақтастықөнімді жақсарту үшін, сондай-ақ, 3D басып шығарутехнологиясы үшін геополимерлі бетондардыоңтайландыруды қалай жақсартуға болатынытуралы арнайы нұсқаулық жетілдіреді. с) Берілген3D нысаны үшін материал концентрациясын таңдауалгоритмін құрастыру және құрылымдау. d)Оңтайлы жылытқышты басып шығару механизмінебіріктіру. Осылайша материал құрылымынжақсартуға, басып шығарылған қабаттардыңжоғары адгезиясына және басқарылатын құрастырудағдысына жол ашады. Бұл қасиеттерді басқараалу, қазіргі уақытта құрылыстық 3D басып шығарутехнологиясының негізгі мәселесі болып табылады.

Obtained results and novelty (in Russian) : В 2022-2024 годах было проведено обширноекомпьютерное моделирование геополимерногобетона с 3D-печатью, направленное наоптимизацию механических свойств, пригодностидля печати и наращивания материала. Дляопределения оптимальной смеси для 3D-печатибыли протестированы несколько композицийгеополимеров, включая G1, G2 и G3. Механическиехарактеристики геополимерного раствора былиисследованы путем измерения прочности присжатии, изгибе и сохранения формы напечатанныхобъектов. Геополимер G2 показал наилучшиехарактеристики: прочность на сжатие достигла47,65 МПа после 28 дней отверждения, а при 3D-печати он отлично сохраняет форму. Кроме того,были проведены эксперименты по улучшениюадгезии между печатными слоями путемрегулирования реологических свойств смеси ипараметров печати. Успешное использование этихоптимизированных геополимерных композицийпривело к созданию крупномасштабных,конструктивно обоснованных печатных прототипов,в том числе шестиугольной вазы в форме звезды снаклоном в 12 градусов и большой вазы сволнистыми стенками с наклоном в 9 градусов,диаметром 660 мм и высотой 800 мм. В 2022-2024годах в зарубежные научные журналы за 1 кварталбыло представлено 6 научных статей, из которых 4статьи были опубликованы и 2 статьи находятся нарецензировании. Кроме того, 4 публикации былиопубликованы на международных конференциях и2 статьи представлены и будут опубликованы вближайшее время.

Obtained results and novelty (in Kazakh) : 2022-2024 жылдары механикалық қасиеттерді,басып шығаруға жарамдылықты және материалдықұрастыруды оңтайландыруға бағытталған 3Dбасып шығарылған геополимерлі бетонды кеңкомпьютерлік модельдеу жүргізілді. Оңтайлы 3Dбасып шығару қоспасын анықтау үшін G1, G2 жәнеG3 сияқты бірнеше Геополимер композицияларысыналды. Геополимерлі ерітіндінің механикалықсипаттамалары сығымдау, иілу беріктігін өлшеужәне басылған нысандардың пішінін сақтау арқылызерттелді. G2 геополимері ең жақсы өнімділіктікөрсетті, қысу күші 28 күн емделгеннен кейін 47,65МПа-ға жетті және 3D басып шығаруда ол пішінінтамаша сақтайды. Сонымен қатар, қоспаныңреологиялық қасиеттерін және басып шығарупараметрлерін реттеу арқылы баспа қабаттарыарасындағы адгезияны жақсарту бойыншаэксперименттер жүргізілді. Осы оңтайландырылғангеополимерлік композицияларды сәтті пайдалануауқымды, конструктивті түрде негізделген баспапрототиптерін, соның ішінде 12 градусқаеңкейтілген жұлдыз тәрізді алтыбұрышты вазаныжәне диаметрі 660 мм және биіктігі 800 мм 9градусқа еңкейтілген үлкен толқынды қабырғалывазаны жасауға әкелді. 2022-2024 жылдарышетелдік ғылыми журналдарға 1 тоқсанда 6 ғылымимақала ұсынылды, оның ішінде 4 мақалажарияланды және 2 мақала рецензиялануда.Сонымен қатар, 4 басылым халықаралықконференцияларда жарияланды және 2 мақалаұсынылды және жақын арада жарияланады.

The main constructive and technical economic indicators (in Russian) : Подобная технология является прорывом вразвитии 3D-принтеров на основе геополимеров вКазахстане и за рубежом, а также минимизацииэкспорта строительных материалов и ихзависимости от зарубежных стран. Это развитиепродвигает технологии на шаг вперед к созданию«зеленой» экономики. Успешная разработка новогогеополимерного материала и оптимальногопринтера является огромным шагом на пути ксозданию конкурентоспособной лабораториистроительных материалов в НазарбаевУниверситете и Казахстане. Эти исследованияпомогли создать в Казахстане ведущийматериаловедческий центр геополимеров. Крометого, ее влияние гораздо значительнее, учитывая,что технология успешно создана с использованиемсистемы 3D-печати на основе геополимера. Этопоможет Казахстану повторно использоватьпобочные продукты при строительстве домов,сэкономить затраты на строительство и защититьокружающую среду в целом.

The main constructive and technical economic indicators (in Kazakh) : Мұндай технология Қазақстанда және шетелдебиополимерлер негізінде 3D-принтерлердідамытуда, сондай-ақ құрылыс материалдарыныңэкспортын және олардың шет елдерге тәуелділігінбарынша азайтуда серпіліс болып табылады. БұлДаму технологияны "жасыл" экономиканы құруға бірқадам алға жылжытады. Жаңа полимерлікматериалды және оңтайлы принтерді табыстыәзірлеу Назарбаев Университетінде жәнеҚазақстанда бәсекеге қабілетті құрылысматериалдары зертханасын құру жолындағы үлкенқадам болып табылады. Бұл зерттеулерҚазақстанда геополимерлердің жетекшіматериалтану орталығын құруға көмектесті.Сонымен қатар, технология геополимергенегізделген 3D басып шығару жүйесін қолданаотырып сәтті жасалғанын ескере отырып, оныңәсері әлдеқайда маңызды. Бұл Қазақстанға үй салукезінде жанама өнімдерді қайта пайдалануға,құрылыс шығындарын үнемдеуге және жалпықоршаған ортаны қорғауға көмектеседі.

Level of implementation (in Russian) : Основной целью этого исследования былопроектирование и разработка нового 3D-геополимерного принтера, способногоизготавливать высокоточные компоненты изгеополимерного бетона. В период с 2022 по 2024год был достигнут значительный прогресс вдостижении этой цели, что позволило нам лучшепонять аддитивное производство геополимеров. Врамках проекта были использованы побочныепромышленные продукты из Казахстана, в томчисле зола-унос с низким содержанием кальция изКараганды и молотый гранулированный доменныйшлак от ArcelorMittal в Темиртау, для разработкиустойчивых и высокоэффективных рецептургеополимерного бетона, пригодных для 3D-печати.На основе экспериментальных испытаний мыизготовили образцы геополимеров сиспользованием различных композиций (G1, G2 иG3) и оценили их механические свойства, такие какпрочность на сжатие, изгиб и пригодность дляпечати. G2 оказался наиболее эффективнымсоставом, обладающим превосходноймеханической прочностью, вязкостнымихарактеристиками и экструдируемостью, что делаетего пригодным для 3D-печати. Благодаря серииэкспериментальных исследований и разработкематериалов мы изготовили крупномасштабныепрототипы, демонстрирующие потенциал этойтехнологии. Эти достижения имеют широкиепоследствия для строительной отрасли,демонстрируя экономичную и экологичнуюальтернативу традиционным строительнымматериалам.

Level of implementation (in Kazakh) : Бұл зерттеудің негізгі мақсаты геополимерлібетоннан жоғары дәлдіктегі компоненттер жасауғақабілетті жаңа 3D геополимерлі принтерді жобалаужәне әзірлеу болды. 2022-2024 жылдараралығында бұл мақсатқа жету үшін айтарлықтайпрогреске қол жеткізілді, бұл бізгегеополимерлердің аддитивті өндірісін жақсырақтүсінуге мүмкіндік берді. Жоба аясындаҚазақстаннан жанама өнеркәсіптік өнімдер, соныңішінде Қарағандыдан кальций мөлшері аз күл-тасығыш және 3D-басып шығаруға жарамдыгеополимерлі бетонның тұрақты және жоғары тиімдірецептураларын әзірлеу үшін ArcelorMittal-данТеміртауға дейін ұнтақталған түйіршіктелген Домнақожы пайдаланылды. Эксперименттік сынақтарнегізінде біз әртүрлі композицияларды (G1, G2 жәнеG3) пайдалана отырып, геополимерлердің үлгілерінжасадық және олардың қысу беріктігі, иілу жәнебасып шығаруға жарамдылығы сияқты механикалыққасиеттерін бағаладық. G2 жоғары механикалықберіктігі, тұтқырлығы және экструдтылығы бар еңтиімді композиция екенін дәлелдеді, бұл оны 3Dбасып шығаруға жарамды етеді. Бірқатарэксперименттік зерттеулер мен материалдардыәзірлеу арқылы біз осы технологияның әлеуетінкөрсететін ауқымды прототиптер жасадық. Бұлжетістіктер дәстүрлі құрылыс материалдарынаүнемді және экологиялық таза балама көрсетеотырып, құрылыс саласына кең әсер етеді.

Efficiency (in Russian) : Основная эффективность заключается в нашихисследованиях в области разработки материаловдля 3D-печати нового поколения, а такжетехнологий 3D-печати.

Efficiency (in Kazakh) : Негізгі тиімділік біздің жаңа буын 3D басып шығаруматериалдарын, сондай-ақ 3D басып шығарутехнологияларын әзірлеу бойыншазерттеулерімізде жатыр.

Field of application (in Russian) : Основными отраслями в Казахстане, которые, какожидается, выиграют от наших инноваций,являются строительные материалы, 3D-печать,экологически чистые технологии, устойчивыетехнологии и аддитивное производство.

Field of application (in Kazakh) : Біздің инновацияларымыздан пайда болады депкүтілетін Қазақстандағы негізгі салалар құрылысматериалдары, 3D-басып шығару, экологиялық тазатехнологиялар, тұрақты технологиялар жәнеаддитивті өндіріс болып табылады.