Ученые Корнеллского университета разрабатывают технологию подводной 3D-печати бетоном

Авторы проекта, финансируемого американским военным ведомством, утверждают, что главная цель — повышение экологичности морского строительства. Опыт роботизированной укладки цементных смесей у команды уже был, но предстояло решить ряд проблем, связанных с рабочей средой.

Работы ведутся под руководством доцента кафедры гражданского строительства и прикладной экологии Шрирамьи Наир и докторанта Калеба Лунсфорда. Заказчиком выступает Управление перспективных исследовательских проектов Министерства обороны США (DARPA), в 2024 году объявившее конкурс с сжатыми сроками — на первичную разработку отвели всего один год. В мае прошлого года команда получила грант на дальнейшие опытно-конструкторские работы в размере почти полутора миллионов долларов и продолжает соревноваться против пяти других групп с той же задачей.

Главная проблема — вымывание, так как избыточная влажность мешает частицам цемента схватываться друг с другом. Команде пришлось опытным путем подбирать состав с добавками, препятствующими вымыванию, но в то же время не повышающими вязкость до уровня, снижающего стабильность экструзии. К тому же, уложенный состав должен держать форму, а процесс должен быть максимально автоматизированным с возможностью корректировки параметров 3D-печати в режиме реального времени, чтобы рядом с возводимыми объектами не приходилось дежурить бригадам водолазов со шпателями.

Кураторы из DARPA усложнили задачу дополнительными требованиями: основой смесей должны служить седименты, то есть донные отложения, а доля цемента должна быть минимальной. Эти требования обусловлены стремлением к упрощению логистики: цемент придется подвозить судами, так что чем больше расходного материала можно добыть на месте строительства, тем лучше.

«Проблема с седиментом в том, что это очень мелкие частицы, и когда вода взбалтывается, видимость может падать до нуля, а мы не знаем, насколько турбулентными и мутными будут воды», — пояснил один из участников проекта, доцент кафедры электрической и вычислительной техники Нилс Напп.

В сентябре прошлого года команда продемонстрировала промежуточные результаты заказчикам: работы еще не завершены, но результаты уже близки к техническому заданию. На заключительном этапе соревнования в марте текущего года командам предстоит провести наглядные испытания — построить подводные арки.

Доклад научной команды опубликован в журнале Cement and Concrete Composites.

А у вас есть интересные новости? Поделитесь с нами своими разработками, и мы расскажем о них всему миру! Ждем ваши идеи по адресу news@3Dtoday.ru.