Команда ученых из Массачусетского технологического института спроектировала и испытала робота, который смог в рекордные сроки возвести самое большое из зданий, построенных с помощью технологии 3D-печати. Ученые уверяют, что их проект в будущем приведет к настоящей строительной революции.
Робот напечатал здание в рекордные сроки: строительная революция

Всего за полдня новый робот построил здание в форме иглу, диаметр которого равен половине диаметра купола Капитолия США, причем вся работа была проведена без вмешательства человека. В будущем подобные машины заменят строительные бригады и смогут создавать целые города.

Команда MIT, занимающаяся материаловедением и дизайном, обосновалась в лаборатории Mediated Matter в Кембридже, чтобы спроектировать и испытать уникального робота-строителя. Перед учеными встала масса вопросов: должен ли робот сам изготавливать строительные блоки? Нуждается ли он в помощи роя более мелких дронов? Как именно он должен собрать здание? В результате инженеры решили использовать мобильный манипулятор, который позволял бы охватить значительный участок территории и обладал бы достаточной маневренностью, а сами здания должны были возводиться послойно, для создания более сложных форм и упрочнения конструкции.

Итоговая «цифровая строительная платформа» состоит из большого гидравлического манипулятора на моторизированной танковой основе. На конце роборуки есть еще один, меньший рычаг для более тонких движений, оснащенный набором датчиков позиционирования и контроля стабильности, а также блок сменных инструментов для сварки, рытья и печати. Радиус стрелы составляет более 10 метров. Питается эта конструкция от солнечный панелей и аккумуляторов.

Чтобы протестировать бота, ученые запрограммировали его самостоятельно покинуть склад и возвести на подготовленной строительной площадке открытый купол, используя разработанный ими метод под названием «печать на месте»: электронный блок распыляет линию строительной пены, которая формирует контур структуры. Слой за слоем, робот создает из пенопласта пустотелую структуру, которая служит изоляционным материалом и может быть заполнена бетоном и оштукатурена. Чтобы продемонстрировать способность печатать горизонтально, бот также добавил к стене импровизированную скамью. Получившаяся в результате структура 14,6 метров в поперечнике является самым большим зданием, когда-либо созданным мобильным роботом на основе 3D-модели. Кроме того, робот побил еще один рекорд, напечатав здание быстрее всех — всего за 13,5 часов. О своем успехе ученые сообщают сегодня в журнале Science Robotics.

Этот подвиг был бы невозможным без некоторых серьезных апгрейдов. К примеру, ученые модернизировали конструкцию, разместив на манипуляторе лазерные датчики, которые позволили точно определять положение наконечника и помогать ему противодействовать любым случайным и нежелательным движениям, которые совершает манипулятор. Дэвид Уилсон, инженер-механик и главный инновационный сотрудник Bechtel в Хьюстоне, штат Техас (подрядчик, отвечающий за плотину Гувера), говорит, что комплекс «микро-макро» манипуляторов и метод печати на месте открывают новые перспективы в строительстве.

Помимо преимуществ в безопасности, автономная 3D-печать еще и работает быстрее и точнее, нежели ручная. Она позволяет максимизировать прочность здания и эффективность планировки, размещая материал только там, где это необходимо. Подобные меры серьезно упрощают как логистику, так и планирование. Стивен Китинг, инженер-механик из Массачусетского технологического института, который возглавлял проект, размышляет о том, что в будущем можно будет смоделировать точное время, стоимость и структурную целостность здания, прежде чем оно поступит в «печать». «Вы сможете построить любую, даже самую сумасшедшую архитектурную конструкцию за те же деньги, что и обычное прямоугольное здание», уверен он.

Помимо прочего, новый робот способен возводить небольшие конструкции из песка, спрессованной земли, металлических цепей (благодаря сварке) и даже льда. Подобная универсальность пригодится там, где в условиях дефицита ресурсов или особенностей ландшафта здания придется возводить из подручных материалов. Датчики робота могут измерить уровень радиации, а также позволяют изменять жесткость и цвет печатных стен. Подобные технологии, по словам ученых, пригодятся не только на Земле, но и для колонизации других планет.

Стоит отметить, что на данном этапе машине все-таки нужна пусть небольшая, но все же ощутимая помощь со стороны человека. В какой-то момент, к примеру, купол покрылся росой, из-за которой пена начала соскальзывать и деформироваться. Инженерам пришлось произвести замену наконечника (с печатного блока на бензопилу) и вручную устранит поврежденный сегмент. В будущем, когда технология пройдет большее количество испытаний и ученые соберут все необходимые денные о возможных неполадках в ее работе, процесс будет полностью автоматизирован.