Исследователи из МТИ создали мобильный строительный 3D-принтер

    image

    Идея строительства при помощи трехмерной печати далеко не нова: еще в 2014 году китайцы продемонстрировали печать 10 «зеленых» домов за 24 часа. Спустя некоторое время энтузиаст Андрей Руденко подхватил эту идею и начал строить более совершенные пригодные для жилья дома и даже модели средневековых замков при помощи «открытого» принтера RepRap. А в марте 2017 года первый в России дом, напечатанный на принтере, появился в подмосковном городе Ступино.

    Один из главных минусов таких принтеров — абсолютное отсутствие мобильности: устройство строит здание вокруг себя, и к моменту завершения его нужно извлекать подъемными кранами. Исследователи из Массачусетского технологического института решили исправить ситуацию, создав систему, которая может напечатать 3D-структуру целого здания и при этом свободно перемещаться по строительной площадке.

    Исследователи утверждают, что конструкции, построенные при помощи такой системы, могут производиться быстрее и дешевле, чем традиционные методы строительства. Здание также может быть полностью адаптировано к особенностям конкретной локации и желаниям архитекторов. В процессе строительства можно добавлять различные материалы и изменять их плотность, чтобы добиться оптимальных сочетаний прочности, изоляции и других свойств.

    В конечном итоге, по словам исследователей, такой подход мог бы позволить проектировать и строить новые виды зданий, которые нельзя было бы создать традиционными методами строительства.

    Система состоит из гусеничного транспортного средства, которое везет на себе большую промышленную роботизированную руку, на которую прикреплен другой, более маленький и точный кронштейн.

    Большинство типичных систем трехмерной печати используют некоторую замкнутую фиксированную структуру для поддержки своих насадок и ограничивают размер строящегося объекта своим собственным. Новая система МТИ свободно перемещается и может построить объект любого размера.

    В качестве доказательства концепции исследователи воспользовались прототипом для строительства базовой конструкции стен купола высотой 3,7 метра и диаметром 14,6 метров. Строительство завершилось за 13,5 часов с начала «печати».


    Для первого испытания система изготовила пеноизоляционный каркас, используемый для формирования готовой бетонной конструкции. Этот способ строительства, в котором формы и пенополиуретана заполнены бетоном, похож на традиционные коммерческие изоляционно-бетонные опалубочные технологии.

    Следуя этому подходу в рамках первого эксперимента, ученые продемонстрировали, что система легко адаптируется к существующим строительным площадкам и оборудованию, а также соответствует строительным нормам, не требуя их переоценки.

    Команда работает над «принтером» с 2011 года, развивая его в несколько этапов. В конечном счете система должна стать полностью самодостаточной. Вся система может работать под управлением электричества, даже от солнечных батарей.



    Главная идея концепции — использовать систему в отдаленных регионах развивающихся стран или областях, предназначенных для оказания помощи при бедствиях после крупного шторма или землетрясения, чтобы быстро построить убежища на длительный срок. Конечная цель — получить в будущем нечто абсолютно автономное, что можно отправить в суровые полярные регионы или даже на другие планеты. Как говорит руководитель проекта Стивен Китинг, такую систему можно будет послать в Антарктику или на Марс, чтобы она построила там жилище.

    В будущем опорные столбы здания могут быть размещены в оптимальных местах на основе радиолокационного анализа местности с помощью проникновения сквозь землю, а стены — иметь различную толщину в зависимости от их ориентации. Например, у здания могут быть более толстые и изолированные стены с северной стороны в холодном климате или стены, которые сужаются снизу вверх, поскольку не требуют особой нагрузки, или изогнутые, что поможет противостоять ветрам.

    На создание этой системы, которую исследователи называют Digital Construction Platform, вдохновила идея строительства зданий без деталей: объединить строительство конструкций и внешние ее части, а также балки и окна воедино, и адаптировать несколько процессов проектирования и строительства «на лету» по мере возведения конструкции.

    Создатели уверены, что их творение может построить здание «в один присест», изменяя свои свойства, чтобы создавать переходящие друг в друга пол, стены и окна. С этой целью сопла 3D-системы печати могут изменять плотность заливаемого материала и смешивать сразу несколько видов сырья по мере продвижения. В версии системы, которую использовали на первых испытаниях, устройство создало изоляционную пенопластовую оболочку, которая будет оставлена на месте и после заливки бетона. Внутренние и наружные отделочные материалы можно наносить непосредственно на поверхность пенопласта.



    Система может создавать сложные формы и выступы. Эту возможность команда продемонстрировала, включив в прототип купола широкую встроенную скамью. Любую необходимую электропроводку и сантехнику можно вставить в пресс-форму до того, как зальется бетон. Таким образом обеспечивается законченная структура всего здания одновременно.
    Поделиться публикацией
    Похожие публикации
    Реклама помогает поддерживать и развивать наши сервисы

    Подробнее
    Реклама
    Комментарии 29
    • 0
      Куча громких заявлений и какой-то недостроенный примитив. Скамейка пресловутая-то хоть где?
      • 0
        Честно говоря — пока все виденные «напечатанные» дома вызывают некоторое недоумение. Примерно как первые повозки с паровым приводом, которые возможно и превратятся во что-то красивое и удобное, но когда это произойдет?
        • 0
          Тю, нормальный паролоновый дом, что не так? )
        • 0
          Это он заехал в гаражный кооператив? и намусорил? а убирать кто будет потом?
          • 0
            Хммми.
            Если это пена монтажная, то в долговечности данного строения, у меня большие сомнения.
            Есть еще похожий материал пластичная пена.
            Дальше надо будет как минимум защитить от УФ, т.к. данные метериалы не очень хорошо его переносят.
            Так же проблема с замораживанием и оттаиванием.
            В поры попадает вода и они разрушаются.
            • 0

              там 2 стенки из пены, между ними зальют бетон

              • 0

                Только вот надо главное снаружи оштукатурить, т.к. будет “гнить”, это я как инженер строитель говорю...

                • 0
                  Интересно, а реально ли перед заливкой поместить туда арматурную решётку?
                  Железобетон гораздо прочнее обычного.
                  И — как следствие — следующий вопрос: А не логичнее ли сразу собирать дом из бетонных блоков большого размера, которые вставляются друг в друга как детальки в конструкторе Lego? Это предъявляет повышенные требования к прочности робота, но строение при этом получается более капитальным.
                  • 0
                    я полагаю, так и будет — 3D принтер на месте (не факт что это будет удобнее завода — сушка бетона = месяц, можно оптимизировать до 2 недель с понижением прочности), печатает блоки нужного размера, формы, с необходимой точностью. а затем из них собирается дом.
                    • +1
                      Тогда логичнее использовать не 3Д-принтер, а робота-сборщика из этих самых блоков. Что-то вроде автоматического крана.
                      Проблемы здесь в надёжности 3Д-принтера, т.к. тогда ему придётся оперировать куда большей массой с той же точностью, а это означает огромные габариты и нехилые затраты энергии.
                      • +1
                        так и будет, 3D-принтерем будут называть любую технику, выполняющую большую часть работы по строительству — на автомате.

                        Абсолютно не важно, кран у вас с десятком независимых квадрокоптерами-сварщиками с присосками или сложный манипулятор на одной базе — главное чтобы решение об установке и закреплении блоков выполняла машина.
                • 0
                  Для первого испытания система изготовила пеноизоляционный каркас, используемый для формирования готовой бетонной конструкции. Этот способ строительства, в котором формы и пенополиуретана заполнены бетоном, похож на традиционные коммерческие изоляционно-бетонные опалубочные технологии.
                  • 0
                    По мне так, лучше все таки система которая бы раскладывала крупные пеноблоки.
                    Именно крупные, размером 2-3 метра шириной и высотой 0.5 м.
                    Быстее было бы и технологичнее. И проблем с пожаростойкостью не было бы…
                    • 0
                      Не вижу проблем с блоками, уже полно техники, выкладывающей кирпичи на полном автомате (пока дешевле полуавтомат — когда машина делает основную работу а человек с мастерком огрехи убирает, или складывает самые труднодоступные места).

                      p.s. на самом деле 2-3 метра блоки уже свои проблемы, техники на автомате нет, но сколько я не смотрел видео как работают люди, не заметил серьезных ограничений по автоматизации их работы… как минимум большее их количество можно заменить машиной.
                      • 0
                        Я тоже не вижу проблем, но однако пока это дело все в основном в роликах на ютубе.
                        • 0
                          2-3 метра блоки имеют усиленные проблемы с коеффициентом температурного расширения. Тогда швы должны заполнятся герметиком — имеем стандартные «пенельки», в которых еще и высота блока 2.5м.
                          • 0
                            Некоторое время назад здесь читал про метаматериалы с отрицательным коэффициентом температурного расширения — можно использовать прокладки из них.
                            И да, каким образом швы, заполненные герметиком, помогут против перепадов температуры?
                            Лучше тогда закрывать дом термоизолирующей обшивкой, она поможет снизить перепады температуры на самом бетоне.
                            • +1
                              Герметик сжимается, плиты сходятся. Пример в любой панельке. Правда, через 20 лет герметик усыхает и надо менять, а менять всем влом. Швы в панельке из мета-материала это пять.
                    • 0
                      вспененный П/у без пор.
                      • 0
                        Вспененный пенополиуретан имеет замкнутые поры, но разрушение все равно происходит.
                        Даже пеноплекс с закрытыми порами разрушается, особенно на открытом воздухе.
                        Но если доступ воздуха прекратить, то это происходит значительно медленее.
                        • 0
                          нужно вводить УФ стабилизатор/протектор. Для закрытых сэндвич-панелей и монтажной пены не требуется.

                          Полиольно-изоцианатная система имеет свои недостатки. Принцип строительства можно применить для вспенивающихся термопластов.
                          • 0
                            А так же обеспечивать пожаростойкость.
                            Не проще ли оштукатурить ;)
                            • 0
                              а зачем штукатурить на марс, луне или астероидах? ))

                              Низкий кислородный индекс и высокая температурная энтальпия помогут.
                              • 0
                                Полиуретан разрушается от ультрафиолета, с которыми на Луне и на Марсе всё очень хорошо.
                                • 0
                                  Gozdi 28 апреля 2017 в 20:32 нужно вводить УФ стабилизатор/протектор.


                                  поверхностная металлизация в вакууме тоже решаема.

                                  При этом, п/у пены не идеальный вариант для космоса, в силу ряда причин.
                                  Сам принцип «привезти с собой компонент» и добавить «бесплатного объема», это хороший принцип в условиях весового дефицита и цены заброски.
                    • 0
                      Вся система может работать под управлением электричества

                      Ну нельзя же так.
                      А вдруг электричество не справится с управлением?

                      • +1

                        интересно как туда бетон собираются заливать
                        по 20 см за раз?
                        больше эта опалубка вряд ли выдержит. Да и заливать надо этим-же принтером чтобы равномерно распределить.

                        • 0
                          Очевидно же. Сначала снаружи заливаете, потом внутри, потом наружный бетон удаляете отбойником.
                          А если серйозно, то сколько выдержит опалубка зависит от ее толщины. Наверняка все посчитано.
                        • +1
                          13 часов строить каркас из непоймичего. то потом ещё защищать надо, когда пара $представителей_соседнего_государства за 3 часа сделают то же из несъёмной опалубки (ещё и на порядок дешевле), которое окажется ещё и прямоугольной формы. а не круглое недоразумение, в которое ни гвоздь забить, ни шкаф вплотную к стене поставить. Да и штукатурить проще.
                          Кстати, это они карцер строят? Дверь есть, а окно не очень заметно.

                          Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.