Специалисты из Корнеллского университета представили метод, позволяющий создавать бетонные объекты с помощью 3D-печати прямо на океанском дне. Финансируемое агентством DARPA, это исследование нацелено на ускорение, удешевление и повышение безопасности подводного строительства и ремонта морских сооружений. Существующие подходы, как правило, сопряжены с высокими расходами, значительными временными затратами и негативным воздействием на морскую экологию, что до сих пор считалось неизбежным из-за отсутствия других вариантов.
Источник изображений: Cornell University
Научная группа получила от DARPA грант в размере 1,4 миллиона долларов и перечень критериев, необходимых для выполнения, чтобы обеспечить продолжение финансирования. Одним из главных условий стало применение донных отложений в качестве основного компонента бетонного состава для подводной печати. Это позволяет значительно повысить экологичность процесса и сократить логистические издержки. Строительство становится возможным непосредственно на месте с минимальной необходимостью доставки материалов в удалённые зоны.
По мнению исследователей, залог успеха проекта — решение проблемы вымывания материала. Основная сложность подводной 3D-печати заключается в том, что цементная смесь может быть размыта водой до момента её полного застывания. Учёные справились с этой задачей, найдя оптимальный баланс между вязкостью состава и его способностью к подаче через систему. Бетон преимущественно состоит из морского осадка, поднятого со дна, — это было одним из требований DARPA. Для работы в водной среде был модифицирован крупногабаритный промышленный 3D-принтер весом около 2700 кг, ранее использовавшийся для наземной печати масштабных конструкций. На текущем этапе устройство успешно функционировало в бассейне, не погружаясь в воду полностью.
Дополнительной трудностью оказались датчики визуализации, которые не справлялись с управлением печатной системой в условиях мутной воды. В ответ на это команда создала новые сенсорные системы, обеспечивающие точный контроль над процессом печати даже при крайне ограниченной видимости. Испытания проводились в крупных водных резервуарах, где удалось показать эффективную подводную печать с незначительным воздействием на окружающую среду. Данная технология демонстрирует возможность возведения или восстановления конструкций непосредственно на месте без подъёма материалов на поверхность и без участия водолазов.
Команда из Корнелла входит в шестёрку участников, отобранных для конкурса DARPA. В марте этого года пройдут испытания, где каждой группе предстоит изготовить с помощью 3D-печати подводную арку, точно соответствующую заданным требованиям. Успешное проведение этих демонстрационных работ станет доказательством практической применимости данной технологии для строительства в морских глубинах. Данная разработка рассматривается как значительный прогресс в изменении принципов возведения и эксплуатации подводных конструкций. В их число могут входить фундаменты для оффшорных ветрогенераторов, сооружения для размещения подводных дата-центров и прочие объекты инфраструктуры.
