3D-принтер за полчаса создал прочный бетонный мост

Бетонный мост размером с парковую скамью напечатали всего за полчаса. Испытание показало, что сделать конструкцию еще легче мешает не прочность материала, а возможности самого принтера, сообщает Владимир Барышев,  автор «Наука Mail»

Фото: нейросеть 

Команда Массачусетского технологического института разработала метод, который одновременно ищет экономичную форму конструкции и учитывает реальные ограничения строительного 3D-принтера.

Чтобы проверить расчеты, ученые напечатали бетонный мост длиной больше двух метров и испытали его под нагрузкой. Исследование опубликовано в журнале Additive Manufacturing.

Бетон остается одним из самых распространенных строительных материалов, однако его производство связано с большими выбросами углекислого газа.

3D-печать позволяет расходовать смесь только там, где она действительно нужна, и обходиться без опалубки, временной формы для заливки.

Проблема в том, что самые легкие конструкции, рассчитанные компьютером, часто оказываются слишком сложными для реального оборудования.

Компьютерное проектирование

Для поиска формы инженеры использовали топологическую оптимизацию — метод, который распределяет материал так, чтобы конструкция оставалась прочной при минимальной массе. В расчеты сразу включили толщину слоя, допустимую крутизну поворотов печатающей головки и необходимость укладывать смесь непрерывной линией.

Мост напечатали из обычной строительной смеси примерно за 30 минут. Затем на него уложили бетонные блоки общей массой больше 900 кг. Конструкция практически не прогнулась, а ее поведение совпало с компьютерной моделью. Форму рассчитали так, чтобы бетон везде работал на сжатие: такое воздействие материал переносит значительно лучше, чем растяжение.

Почему мост получился прочнее, чем надо

Испытание выявило неожиданный результат: конструкция оказалась заметно прочнее, чем требовалось. Уменьшить количество материала мешали прежде всего технические ограничения принтера. Толстое сопло не способно создавать достаточно тонкие элементы, поэтому мост пришлось сделать массивнее.

По расчетам команды, уменьшение ширины печатаемого слоя могло бы сократить расход смеси примерно на три четверти, сохранив запас прочности. Получается, дальнейшее развитие строительной 3D-печати зависит не только от новых материалов и программ, но и от более точного оборудования.

Такая технология может пригодиться при создании необычных единичных конструкций и быстром восстановлении инфраструктуры после стихийных бедствий. Следующим шагом станет работа с железобетоном: арматура позволит конструкции выдерживать не только сжатие, но и растяжение.

Ранее Наука Mail рассказала о контактных линзах, которые печатают на 3D-принтере по индивидуальной форме роговицы.

Читайте также:

В России создали GPS-трость для помощи пожилым людям в экстренных ситуациях

Бабушки в Южной Корее используют ИИ-куклы, чтобы спастись от одиночества

«Билайн» тестирует «Кибербабушку» для борьбы с мошенниками

 

НАШИ СОЦИАЛЬНЫЕ СЕТИ