Как будут возводиться 3D-печатные дома

26/03/2014 - 10:15
Бехрох Хошневиц (Behrokh Khoshnevis) из Университета Южной Калифорнии подробно описал, как с помощью нового механизма экструдеров в сочетании с роботизированными механизмами можно эффективно печатать жилье. Несмотря на множественные проблемы и длительные эксперименты, профессору Хошневицу все же удалось сконструировать печатающую головку, способную эксрудировать мокрый цемент благодаря шпателю, прикрепленному к головке и специальному отвердителю. Так цемент способен сохранять форму по мере печати каждого слоя. На видео ниже с конференции Мириан демонстрирует весь процесс.

Воспользовавшись данным методом, профессор создал стены высотой около 1,8 метра, при высоте слоев 15,24 см и плотности 10,16 см. Он уверен, что все это может перерасти в целые здания, с Contour Crafting можно соорудить целую конструкцию площадью 185,8 квадратных метров ( с полом, стенами и крышей) менее, чем за 20 часов. 3D-принтер, установленный на специальную опорную конструкцию весом 226,80 кг, можно перенести на строительную площадку. Там он сможет соорудить целый жилой дом, как гигантский RepRap, где в качестве платформы выступает земля. Или же, возможно, он будет взбираться на дом слой за слоем, и возвратиться обратно землю по завершению работы. 

Профессор также предполагает, что рукава принтера можно установить на рейки, чтобы они могли, напечатав один дом, спуститься вниз и начать строить второй. Таким образом, станет возможно очень быстрыми темпами напечатать целый жилой квартал.

Возможность того, что принтер сможет взобраться по стенам сооружаемой конструкции

Эта техника и другие, над которыми работает команда исследователей Хошневица, могла бы предоставить ряд решений проблем, с которыми сталкивается современный мир. Наряду с проектами JPL и ESA, задача которых заключается в печати жилища на Луне и Марсе, Хошневиц выступил с предложением лазерного спекания лунной пыли – с учетом нехватки воды для экструзии бетона – чтобы создать посадочную станцию для будущих космических шатлов, в комплекте с щитом из  доменного реголита, способного отклонять обломки входящих кораблей. Он даже симулировал процесс на Земле: спекание камней с помощью серы в качестве связующего вещества.

Также профессор считает, что его технология сделает строительство энергоэффективных зданий настолько экономичным и эффективным, что у нас появится возможность строить недорогое жилье для бедных в трудно-досягаемых районах стран третьего мира. Поскольку нынешние технологии строительства, как об этом высказывается Хошневиц и Лукас Мириан (Lucas Mearian), «являются неэкономичными и вредными для окружающей среды, а стоимость очень часто превосходит бюджет», 3D-печать жилья могла бы сэкономить время, а также сократить затраты материалов и уменьшить роль человеческого фактора. Процесс также может спасти жизни, Мириан объясняет, что работа на стройке – «самая опасная работа в мире, ежегодно только в США на подобных работах получают травмы 400000 людей, а от 6000 до 10000 людей гибнет».

В процессе 3D-печати можно использовать цемент, укрепленный сталью, однако, как подчеркивает профессор, особые печатные формы конструкций приведут к большей стабильности, по сравнению с традиционными квадратными сооружениями, которые чаще всего встречаются в современном Западном мире. У плоских стен недостаточно стабильности, по сравнению с изгибами, которые можно соорудить с помощью контур-крафтинга. Профессор Хошневиц верит в то, что, благодаря возможности печатать быстро и недорого архитектурно сбалансированные здания, мы сможем предотвратить гибель людей, связанную с природными катастрофами. Например, в этом году в Иране из-за землетрясения погибло 40000 людей.

Команда уже сосредоточилась на создании комплексных экструдеров и роботизированных механизмов, которые создают впечатление гибридного процесса, с руками, которые способны формировать цементные стены, а другие руки при этом вставят водопровод, электропроводку, изоляцию и прочее. Чего не хватает в предложенном наборе инструментов, это процесса субтрактивного производства. Речь идет о ERO Concrete Recycling Robot (роботе, перерабатывающем бетон), который под высоким давлением подает воду на бетон, из-за этого он распадается, а затем он собирает его для повторного использования. В сочетании с концепциями профессора Хошневица станет возможно разрушать старые структуры или отдельные части структур, а затем реконструировать их прямо на месте, чтобы построить более надежные, более полезные здания, отвечающие потребностям современного мира.

 
Источник