Інноваційний 3D-друк бетонного моста в MIT
Дослідники Массачусетського технологічного інституту (MIT) надрукували на 3D-принтері бетонний міст, який витримав понад 900 кілограмів навантаження. Міст завдовжки 2,3 метра та вагою близько 410 кілограмів був створений приблизно за 30 хвилин із використанням звичайного магазинного розчину. Цей проєкт демонструє нові можливості у галузі 3D-друку бетонних конструкцій.
Команда MIT застосувала математичну систему на основі змішано-цілочислової оптимізації, яка розв'язує давню проблему галузі: оптимізовані комп'ютером форми часто виявляються занадто складними для 3D-принтерів із товстими соплами. Натомість нова система враховує реальні обмеження обладнання, такі як радіус повороту сопла та необхідність друку однією неперервною лінією. Ця система здатна видавати готовий до друку проєкт за дві хвилини. Дослідники працювали разом з операторами машин у Технологічному центрі Autodesk у Бостоні.
Потенціал та виклики нової технології
Згідно з розрахунками, зменшення ширини шва з 4 сантиметрів до 1 сантиметра може скоротити витрату бетону на 76%. Конструкція мосту має високу стійкість до стиснення і не потребує затратних форм, що робить її придатною для швидкого зведення інфраструктури в зонах лиха. Проте вона вразлива до розтягу, що підтверджується випадком, коли тестовий міст зламався під час підняття за кут.
Команда MIT продовжує працювати над армованим бетоном, хоча вбудувати арматуру у процес 3D-друку є складним завданням. Зейн Шеммер, аспірант кафедри цивільного та екологічного будівництва, зазначає:
“Ще п'ять чи десять років тому, ба навіть три роки тому, розв'язувач, який ми використовували, не міг упоратися з такими задачами. Цю сферу оминали, бо всі вважали, що це глухий кут. Але з новими алгоритмами й ресурсами вона стає способом, у який ми можемо ставити задачі.”
Розробка 3D-друку бетонних конструкцій відкриває нові можливості для швидкого та ефективного зведення інфраструктури, зокрема в зонах, що постраждали від стихійних лих. Успіх тестового моста демонструє потенціал нових технологій у будівництві, хоча подальші дослідження у сфері армованого бетону залишаються актуальними для підвищення міцності конструкцій. Цей проєкт може стати основою для майбутніх інновацій у будівельній галузі, зокрема завдяки зменшенню витрат на матеріали та часу будівництва.
Цей новий підхід до 3D-друку може значно змінити будівельну галузь, адже, як показали дослідження, інженери MIT також виявили способи зменшення витрат матеріалів до 90%. Це відкриває нові горизонти для зведення інфраструктури, особливо в умовах обмежених ресурсів та необхідності швидкого реагування на надзвичайні ситуації.