Печать бетоном стала значительно более эффективной: новый алгоритм уменьшает расход материалов на 76%. Эта технология исключает применение форм и создает основу для разработки железобетонных конструкций нового поколения.
Специалисты Массачусетского технологического института (MIT) разработали инновационный метод проектирования для 3D-принтеров. Он позволяет создавать легкие и прочные бетонные конструкции, которые ранее считались невозможными для печати. Для демонстрации эффективности метода команда спроектировала и напечатала пешеходный мост длиной 2,3 метра, который способен выдержать свыше 910 килограммов веса без каких-либо признаков деформации, сообщает Tech Xplore.
При создании сложных конструкций инженеры обычно используют топологическую оптимизацию — компьютерный алгоритм, который определяет идеальную форму с минимальными затратами материала. Однако такие математически идеальные модели часто выглядят как паутина или кружево. Современные строительные 3D-принтеры не могут их воспроизвести из-за толстых сопел, ограничений в углах поворота и необходимости печатать непрерывной линией. В результате многие цифровые проекты остаются лишь красивыми изображениями на экране, так как их невозможно реализовать в реальности без ручной доработки.
Команда MIT выбрала иной подход. Вместо того чтобы сначала разрабатывать форму, а потом пытаться её напечатать, они встроили ограничения самого принтера прямо в свои алгоритмы. «Мы выявили множество трудностей, которые возникают при попытке превратить сверхоптимальные проекты в реальные объекты», — говорит соавтор исследования Хаджин Ким-Таковиак.
Специалисты перевели физические ограничения оборудования в строгие математические правила. Это позволило системе генерировать чертежи, готовые к печати, всего за две минуты на обычном ноутбуке. Для проверки теории исследователи посетили предприятие компании Autodesk, где был напечатан мост весом около 410 кг. Во время испытаний конструкция выдержала распределенную нагрузку свыше 910 кг практически без изгиба, что полностью совпало с результатами цифрового моделирования.
В настоящее время команда трудится над адаптацией своей модели для армированного бетона. Чистый бетон отлично справляется с сжимающими нагрузками, но плохо противостоит растяжению — во время работы один из рабочих случайно поднял край моста, создав натяжение, и он сломался. По словам исследователей, введение арматуры решит эту проблему. Следующий шаг — разработка метода подачи стальной сетки непосредственно в процессе печати, что откроет возможности для создания полноценных жилых зданий и мостов нового поколения.
Фото: hi-tech.mail.ru