Исследователи из Массачусетского технологического института разработали технологию оптимизации работы строительных 3D-принтеров, что позволило решить фундаментальную задачу. А именно – печатать полностью готовые мостовые сооружения из бетона. Эта задача считалась непосильной для 3D-печати и, в принципе, таковой и остается даже с учетом нововведения. Но прогресс все равно налицо.
Мост – одно из самых технически сложных сооружений, так как в его конструкции необходимо соединить предельное снижение веса и габаритов с невероятной прочностью. Современные математические модели только усугубляют ситуацию, так как специально разработанные под конкретный проект детали очень сложной формы зачастую нужно соединять под немыслимыми углами. А строительные 3D-принтеры, напротив, оптимизированы для простой подачи раствора с целью наибольшей экономии времени и материала — плюс у них есть аппаратные ограничения.
Вместо проектирования отдельного принтера для мостов инженеры сосредоточились на поисках обходов трех базовых ограничений серийных моделей: требуемая толщина шва, угол поворота сопла и необходимость печати в одной непрерывной линии. Они разработали виртуальную модель самого моста и процесса его 3D-печати, которую можно многократно оптимизировать, прежде чем запускать в работу. И определять ключевые условия перенастройки принтера для достижения желаемых результатов. Например, уменьшение ширины печатного шва с 4 до 1 см позволило разом сэкономить 76 % бетона.
Напечатанный для примера всего за 30 минут мост длиной 2,3 м выдерживает нагрузку в 900 кг. Может выдержать и больше – у такой конструкции большой запас прочности к сжимающим нагрузкам. Но при этом ничтожный к растягивающим, поэтому если просто приподнять его за одну сторону, все развалится. В этом нет ничего удивительного, ведь у конструкции нет каркаса, это просто кучка застывшего раствора причудливой формы. И для капитального строительства технология явно пока не подходит, а вот как временное решение в экстренных ситуациях – вполне.
