Как взбитые сливки, только из бетона: в Брно печатают мосты на 3D-принтере
Огромный робот-манипулятор и бетон вместо привычного пластикового филамента – ученые из Технического университета в Брно раздвигают границы 3D-печати. Их новый проект – печать деревобетонных мостов.
Новая технология способна в несколько раз ускорить и удешевить строительство, а также свести к минимуму работы на площадке. Конструкции, которые рабочие сегодня с большими усилиями монтируют и бетонируют под открытым небом при длительных перекрытиях дорог, скоро можно будет целиком изготовить в цеху и просто привезти на место.
«Здесь у нас лежат балки, предназначенные для производства деревобетонного моста. Через каждые двадцать сантиметров в них вкручены встречные соединительные винты», – показывает лабораторию роботизации и 3D-печати Давид Бечковский с инженерно-строительного факультета Технического университета в Брно.
Собрать в цеху и привезти
Пока деревянные балки лежат на полу, робот последовательно вкручивает в них стальные анкеры. Именно они намертво свяжут дерево с бетоном. В это время специалист по материалам Радек Германн крепит на манипулятор специальную печатную головку для нанесения бетонной смеси.
«Анкеры обеспечат сцепление между деревом и бетоном. В итоге получится мостовой пролет, который можно переносить краном. Главное преимущество в том, что все можно полностью подготовить заранее. Потом вы просто приезжаете на объект и устанавливаете конструкцию краном. Не нужно перекрывать дороги и совершать другие сложные действия», – объясняет он.
Один и тот же робот выполняет сразу несколько разных задач: сначала максимально точно вкручивает соединительные винты, а затем переходит к нанесению бетона. Для этого достаточно сменить рабочую насадку и перенастроить программу.
Этим процессом у пульта управления руководит строительный инженер Войтех Ванек:
«Сейчас я переключаю систему в автоматический режим. Робот выходит на исходную позицию и дальше движется по заданной траектории, которую я для него запрограммировал. Параллельно он с высокой точностью заливает бетон – скорость подачи мы отрегулировали заранее».
Принцип работы схож с обычным 3D-принтером, отличаются лишь масштабы. В рабочей зоне размером пять на полтора и на два с половиной метра робот слой за слоем укладывает специальную бетонную смесь. Так он может создавать самые разные объекты – от цветочных вазонов и стен до целых мостовых конструкций.
«Сопло движется на высоте 20 миллиметров над конструкцией. Как только первый слой завершен, робот на краю поднимается выше и начинает выводить следующий. Это похоже на то, как украшают торт взбитыми сливками», – показывает Радек Германн.
По словам Давида Бечковского, главное отличие от традиционного строительства заключается в том, что сегодня большая часть работ проходит прямо на объекте. Строители вручную вкручивают тысячи винтов, а бетон заливают уже на готовую конструкцию. Здесь же мост хотят полностью собрать в цеху и доставить на место в готовом виде.
Максимальная префабрикация
– Речь идет о максимальной префабрикации моста. Эта технология и так предполагает высокую степень готовности элементов, но здесь мы идем на грани возможных стандартов. Наша цель – оптимизировать строительство мостов, ускорить его и снизить затраты, ведь нам больше не понадобится такое количество строительных лесов, опалубки и вспомогательных конструкций.
Однако перед учеными стоит немало вызовов. Сейчас исследователи дорабатывают состав бетонной смеси и способ ее нанесения. Если технологию удастся внедрить в практику, деревобетонные мосты можно будет выпускать как автомобили на конвейере – быстрее, точнее и значительно дешевле.