Инженеры Массачусетского технологического института (MIT) представили технологию 3D-печати строительных несущих элементов из переработанного пластика. Речь идёт о балках и фермах перекрытий, которые по прочности соответствуют строительным стандартам и при этом могут стать альтернативой древесине в условиях растущего дефицита лесных ресурсов.
Результаты исследования опубликованы в сборнике Solid FreeForm Fabrication Symposium Proceedings. В рамках эксперимента учёные напечатали полноразмерные пластиковые фермы перекрытий и испытали их в условиях, приближенных к реальной эксплуатации.
В традиционном строительстве перекрытия формируются из деревянных балок, соединённых металлическими пластинами. Команда MIT воспроизвела эту конструкцию, но вместо дерева использовала переработанный пластик. Четыре напечатанные фермы были собраны в стандартный каркас пола и накрыты листом фанеры.
Испытания показали, что напечатанная конструкция выдерживает нагрузку свыше 1,8 тонны (более 4 000 фунтов), что превышает требования строительных норм Министерства жилищного строительства и городского развития США. При этом каждая ферма весит около 6 килограммов — меньше, чем аналог из древесины.
Одним из ключевых преимуществ технологии стала скорость производства. Каждая ферма длиной около 2,4 метра печаталась менее чем за 13 минут на промышленном 3D-принтере. Элементы лёгкие, модульные и потенциально могут транспортироваться без тяжёлой техники — на пикапах или даже мопедах.
Исследователи подчёркивают, что такая технология особенно актуальна на фоне глобального жилищного дефицита. По оценкам ООН, к 2050 году в мире потребуется около миллиарда новых домов. Массовое строительство из древесины в таких объёмах потребовало бы масштабных вырубок лесов.
Особенность проекта MIT — ориентация на использование так называемого «грязного» пластика: отходов, которые не проходят глубокую очистку перед переработкой. В перспективе это могут быть использованные бутылки и пищевые контейнеры с остатками жидкости.
Пока в испытаниях применялся относительно качественный переработанный пластик на основе PET с добавлением стекловолокна для повышения прочности. Однако команда уже работает с более сложными видами отходов, чтобы понять, как загрязнения влияют на свойства напечатанных конструкций.
По словам разработчиков, технология уже доказала принципиальную возможность использования переработанного пластика в несущих строительных элементах. Следующий этап — снижение себестоимости и адаптация решений под разные климатические и строительные условия.
В перспективе такие конструкции могут производиться в локальных «микрофабриках» рядом с источниками пластиковых отходов — например, вблизи крупных городов или объектов массовых мероприятий. Это позволит одновременно решать задачи переработки отходов, снижения давления на леса и обеспечения доступного жилья.