Надруковані міста: будівельний принтер

Щоб заслужити подяку нащадків, достатньо винайти якусь корисну дрібницю - винний штопор або «плечики» для піджака. Але куди приємніше увійти в історію, створивши щось таке, що допоможе вирішити відразу кілька глобальних проблем людства.

Втім, професору Університету Південної Каліфорнії Бероху Хошневісу про такі дрібниці, як місце в історії, можна вже й не турбуватися. Йому залишилося лише втілити в життя свій епохальний винахід.

Як ростуть будинки

Біч Півдня - землетрус. Стовпи пилу над розбитими в щебінь хатинами, сотні або тисячі загиблих, натовпи біженців. Насамперед на місце катастрофи доставляють намети, медикаменти, продовольство - постраждалі повинні негайно отримати укриття від стихії, допомогу і їжу. Але скільки доведеться жити людям у наметовому містечку без елементарних життєвих зручностей? Чи видно край їхньому відчаю? Так! Треба лише трохи набратися терпіння. Ось на розчищеному бульдозером майданчику спеціальні бригади вже монтують якісь дивні П-подібні конструкції, що віддалено нагадують портальні крани для завантаження залізничних вагонів. Після закінчення монтажу машини оживають. Рухаючись вперед і назад по рейках, вони розмахують руками-маніпуляторами, діловито жужжать і пихтять. І прямо на очах під кожною з машин виростає просторий одноповерховий будинок. Тепер залишилося вставити вікна, прокласти труби водопроводу і каналізації, провести електрику, відштукатурити і оклеїти шпалерами стіни, настелити підлоги... та нічого подібного! Будинок повністю готовий: в ньому вже прокладені комунікації та проведено внутрішнє оздоблення. Можна розселяти біженців з наметів у нові недорогі оселі з усіма зручностями.

Все це поки не репортаж з місця подій, але саме так в недалекому майбутньому нова робототехніка зможе допомагати жертвам природних катаклізмів. І не тільки їм, звичайно. Але все одного разу почалося саме з землетрусу...

Будівельний принтер у дії

Всередину споруджуваних бетонних стін рука-маніпулятор вставить елементи арматури. Зрозуміло, ця арматура повинна складатися з невеликих за розміром, легко зчленованих деталей. На схемі показано, як маніпулятор зі змінними робочими головками складатиме арматурну збірку, встановлюючи її на черговий залитий шар бетону. Таким же чином роботизована рука прокладе в стінах всі необхідні комунікації. Програма, що управляє принтером, вкаже маніпулятору, що заливає розчини, в яких саме місцях необхідно залишити технологічні порожнини для прокладання кабелів, труб і коробів з проводкою.

Без струсу немає відкриття

Коли в 1994 році сильно тряхнуло Лос-Анджелес, в стіні будинку, що належав містеру Хошневісу, з'явилася чималих розмірів тріщина. Спритно орудуючи кельмою (в просторіччі іменованою «майстернею»), господар заповнив щілину розчином і ідеально вирівняв стіну. У цей момент осяяння Хошневіс подумав про те, що майстр при всій своїй уявній простоті - дивовижно зручний інструмент для роботи з будівельними розчинами. З його допомогою можна легко надати потрібну форму застигаючій масі і згладити будь-які нерівності. А що якщо майстрів вручити... роботу?

Всі найпродуктивніші ідеї з'являються тоді, коли їх втілення супроводжують сприятливі обставини. Приблизно тоді ж, в середині 90-х років минулого століття, з'явилися перші пристрої для створення твердих тривимірних макетів по комп'ютерних CAD-моделях. Програмне забезпечення цих 3D-принтерів описувало майбутній макет як сукупність тонких шарів матеріалу, що послідовно накладаються один на одного. Саме так формувався і сам відбиток. Впорскуваний форсунками пластичний матеріал шар за шаром «виліплював» об'єкт, форма якого була задана комп'ютером.

Так будівельний принтер зводить стіну

Тепер залишилося поєднати майстрів у руці робота з технологіями створення твердих 3D-зліпків за цифровою моделлю, щоб народилася ідея будівельного принтера, машини, яка, отримавши команду від комп'ютера, зведе будинок без сторонньої допомоги.

Складні оздоблювальні роботи

Якщо функції маніпулятора з робочою головкою, що наносить розчин, досить обмежені, то друга «рука» повинна буде демонструвати справжні чудеса універсальності. Їй належить встановлювати елементи арматури в стіни, монтувати в робочих порожнинах труби і елетропроводку, вставляти вікна і двері, класти підлогу, проводити оздоблення стін і зводити покрівлю.

Двурукий хайтек

Це здається парадоксальним, але тим не менш одна з галузей, що найбільш динамічно розвиваються в сучасній економіці, - будівництво - залишається справжнім притулком лоутека. На будмайданчиках щосили використовуються технології, створені десятиліття, а то й століття тому. Широко застосовується ручна праця, і, як наслідок, високий рівень травматизму серед робітників. Будівництва, як і раніше, залишаються джерелом різного роду забруднень навколишнього середовища: вони шумлять, пиляють і виробляють занадто багато відходів. Нова технологія Contour Crafting, розроблена під керівництвом Бероха Хошневіса в стінах Університету Південної Каліфорнії, покликана стати початком хайтек-революції в будівельній справі. Розроблений в рамках цієї технології будівельний принтер зможе зводити житла відносно тихо, економно і практично без участі людини.

"