Инженеры нашли слабое место строительных 3D-принтеров
Печать бетоном стала эффективнее в разы: новый алгоритм сокращает расход материалов на 76%. Технология исключает использование форм и готовит почву для создания железобетонных конструкций нового поколения.
Юлия УгловаАвтор Hi-Tech Mail
Ученые из Массачусетского технологического института (MIT) разработали новый метод проектирования для 3D-принтеров. Он позволяет создавать сверхлегкие и прочные конструкции из бетона, которые ранее считались невозможными для печати. Чтобы доказать эффективность метода, команда спроектировала и напечатала пешеходный мост длиной 2,3 метра, способный выдержать более 910 килограммов веса без единого признака деформации, пишет Tech Xplore.
Обычно при создании сложных конструкций инженеры используют топологическую оптимизацию — компьютерный алгоритм, который находит идеальную форму с минимальным расходом материала. Однако такие математически идеальные модели часто напоминают паутину или кружево. Современные строительные 3D-принтеры просто не могут их воспроизвести: сопла слишком толстые, они ограничены в углах поворота и должны печатать непрерывной линией. В результате многие цифровые проекты остаются лишь красивой картинкой на экране, так как их невозможно перенести в реальность без ручной доработки.
Команда MIT решила пойти другим путем. Вместо того чтобы сначала проектировать форму, а потом пытаться ее напечатать, они включили ограничения самого принтера прямо в свои алгоритмы. «Мы обнаружили множество подводных камней, 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. Благодаря этому система генерировала готовые к печати чертежи всего за две минуты работы обычного ноутбука. Для проверки теории исследователи отправились на предприятие компании Autodesk, где был напечатан мост весом около 410 кг. Во время испытаний конструкция выдержала распределенную нагрузку более 910 кг практически без изгиба, что полностью совпало с результатами цифрового моделирования.
Сейчас команда работает над тем, чтобы адаптировать свою модель для армированного бетона. Чистый бетон отлично работает на сжатие, но плохо сопротивляется растяжению — во время уборки один из рабочих случайно приподнял край моста, создав натяжение, и тот сломался. По словам исследователей, добавление арматуры решит эту проблему. Следующим шагом станет разработка способа подачи стальной сетки непосредственно в процессе печати, что откроет путь к созданию полноценных жилых зданий и мостов нового поколения.
Тем временем российские инженеры нашли способ повысить нефтеотдачу. Подробности — в другом материале Hi-Tech Mail.
Поделиться
