Новый метод 3D-печати от MIT экономит до 76% бетона при строительстве мостов

Массачусетский технологический институт разработал метод 3D-печати бетона с экономией материала 76%. Испытательный мост длиной 2,3 метра выдержал нагрузку в 900 кг при собственном весе 400 кг.

Технология использует алгоритм смешанной целочисленной оптимизации (mixed-integer optimization). Программа учитывает физические ограничения принтера еще на этапе проектирования — радиус поворота головки, толщину слоя, непрерывность траектории. Модель, готовую к печати, можно получить за 2 минуты вместо нескольких дней ручной доработки. Такой подход устраняет главную проблему отрасли: несовместимость сложных компьютерных проектов с возможностями реальных принтеров.

Печать тестового моста из готовых строительных смесей заняла 30 минут. Конструкция выдержала более 900 кг бетонных блоков без прогибов. При необходимости изменить размеры моста в день печати команда просто перезапускала оптимизацию. Обновленный проект был готов через 5-10 минут.

Команда Массачусетского технологического института сотрудничала с операторами Технологического центра Autodesk в Бостоне, чтобы определить реальные ограничения оборудования. Выяснилось, что форму конструкции определяют не свойства бетона, а технические возможности принтера. Это открытие позволило составить четкий план развития строительных технологий. Расчеты показали, что уменьшение ширины печатаемой линии с 4 до 1 см снизит расход материала на 76%.

Этот метод подходит для быстрого восстановления инфраструктуры после стихийных бедствий — не нужны дорогостоящие опалубочные формы. Конструкция эффективно работает на сжатие благодаря свойствам бетона. Однако она плохо выдерживает растяжение: мост разрушился при подъеме за угол. Команда Массачусетского технологического института начала работу над технологией интеграции арматуры в процесс 3D-печати бетона.

Источник: Interesting Engineering