Технология 3D-печати бетоном (3DCP) предлагает более эффективный подход к строительству зданий. Инженерам удалось усовершенствовать ее, в результате чего стены стали на 72% легче, чем их классические аналоги.
На большинстве строительных площадок 3DCP сопло экструдера с роботизированным управлением движется по прямым линиям параллельно земле, создавая формы для стен по одному горизонтальному слою за раз. Как только полые центры этих форм будут заполнены арматурой и бетоном, стены фактически готовы.
По словам доктора Маниа Агаей Мейбоди и его коллег из лаборатории DART Мичиганского университета (Digital Architecture Research Technologies), в таких установках используется больше бетона, чем необходимо, плюс они ограничивают архитектурные особенности зданий довольно простыми формами. Именно здесь на сцену выходит новая университетская система Shell Wall.
Она начинается с создания компьютерной модели конструкции, в основе которой лежит наиболее эффективное распределение материала, необходимого для обеспечения требуемой прочности в каждой части здания. Другими словами, никакие материалы не используются там, где они не нужны.
Руководствуясь этой моделью, печатающее сопло затем строит многослойные элементы стенки, состоящие из изогнутых вертикальных структурных ребер с более тонкими мембранами, перекрывающими промежутки между ними. Слои бетона укладываются неплоскостно, то есть не обязательно располагаются параллельно земле. По мере наращивания каждого элемента внутрь полых ребер вставляются вертикальные отрезки арматуры, а внутрь полых мембран размещается теплоизоляция.
Испытания показали, что по сравнению с традиционными стенами того же размера, построенными из монолитного бетона, элементы Shell Wall обеспечивают снижение веса на 72% при сохранении такой же прочности конструкции. Сейчас планируются полномасштабные испытания технологии на реальных строительных площадках.