Проект, получивший финансирование от Министерства обороны США, по заявлению его разработчиков, нацелен в первую очередь на снижение экологического следа в области морского строительства. Несмотря на имеющийся у команды опыт автоматизированной укладки цементных составов, ключевой задачей стало преодоление сложностей, вызванных специфическими условиями работы в морской среде.
Руководят проектом доцент Шрирамья Наир и докторант Калеб Лунсфорд с кафедры гражданского строительства и прикладной экологии. Заказчиком является американское DARPA (Управление перспективных исследовательских проектов), которое установило для участников конкурса жёсткие временные рамки: на базовую разработку отводился всего год. В мае 2024 года команда Наир и Лунсфорда выиграла грант в размере около $1,5 млн на продолжение опытно-конструкторских работ и теперь конкурирует с пятью другими коллективами за окончательный успех.
Ключевым технологическим вызовом является вымывание материала: в условиях избыточной влажности частицы цемента не могут образовать прочные связи. Для решения этой проблемы команде потребовалось методом проб и ошибок разработать специальный состав. В него были введены добавки, предотвращающие размывание, однако их подбор был осложнен необходимостью сохранять оптимальную вязкость — слишком густая смесь нарушает стабильность процесса экструзии.
Параллельно предстояло обеспечить две другие важнейшие характеристики. Во-первых, уложенный материал должен моментально сохранять заданную форму без растекания. Во-вторых, процесс печати необходимо было максимально автоматизировать, предусмотрев возможность корректировки параметров в реальном времени. Эта задача была продиктована практической целью: исключить необходимость постоянного присутствия водолазов для ручного исправления дефектов, что сделало бы технологию экономически неэффективной.
Специалисты DARPA выдвинули два ключевых требования, усложняющих задачу. Первое — в качестве основы смесей необходимо использовать местные седименты (донные отложения). Второе — доля привозного цемента должна быть сведена к минимуму. Эта логика продиктована соображениями практической логистики: доставка цемента морским путём сложна и дорога, поэтому чем больше сырья можно добыть непосредственно на месте строительства, тем эффективнее процесс.
«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 успешно провела промежуточную демонстрацию для заказчика. Несмотря на то, что проект ещё не завершён, представленные результаты уже соответствуют ключевым параметрам технического задания. Финальным аккордом конкурса станут натурные испытания в марте этого года, где всем участникам предстоит продемонстрировать работоспособность технологии, построив подводные арочные конструкции.