Группа ученых из Массачусетского технологического института создала технологию, которая оптимизирует функционирование строительных 3D-принтеров, что позволило разрешить ключевую задачу. А именно – осуществить печать полностью готовых бетонных мостовых конструкций. Эта проблема считалась слишком сложной для 3D-печати и, по сути, такой и остается, даже с учетом нового подхода. Тем не менее, прогресс все же налицо.
Мост является одним из самых технически сложных строительных объектов, поскольку в его проектировании необходимо объединить максимальное уменьшение веса и размеров с выдающейся прочностью. Современные математические модели только усугубляют эту задачу, поскольку детали, специально разработанные для конкретного проекта и имеющие сложные формы, часто необходимо соединять под необычными углами. В то же время строительные 3D-принтеры, наоборот, оптимизированы для простого нанесения раствора с целью максимальной экономии времени и материалов — кроме того, они имеют аппаратные ограничения.
Вместо разработки отдельного принтера для мостов инженеры сосредоточили свои усилия на поиске обходных путей для трех основных ограничений серийных моделей: требуемой толщины шва, угла наклона сопла и необходимости печати в одной непрерывной линии. Они создали виртуальную модель самого моста и процесса его 3D-печати, которую можно многократно оптимизировать перед запуском в работу. Это позволяет определить ключевые условия для перенастройки принтера с целью достижения желаемых результатов. Например, уменьшение ширины печатного шва с 4 до 1 см дало возможность сэкономить 76 % бетона в одном шаге.
Мост, напечатанный в качестве примера всего за 30 минут и имеющий длину 2,3 метра, может выдерживать нагрузку в 900 кг. Он способен нести и больше — такая конструкция обладает значительным запасом прочности по отношению к сжимающим нагрузкам. Однако её устойчивость к растягивающим нагрузкам крайне мала, поэтому, если поднять его с одной стороны, вся конструкция разрушится. Это неудивительно, поскольку у моста нет каркаса, он представляет собой просто массу застывшего раствора сложной формы. Таким образом, для капитального строительства эта технология явно пока не подходит, но в качестве временного решения в экстренных ситуациях — вполне приемлема.
