Podvodni 3D ispis transformira pomorsku gradnju

Istraživači s američkog Sveučilišta Cornell razvili su metodu za 3D ispis struktura na morskom dnu. Projekt je započeo u jesen 2024., kada je Agencija za napredne istraživačke projekte obrane (DARPA) pri američkom Ministarstvu obrane objavila poziv za prijedloge za dizajn betona koji se može 3D ispisivati ​​i koji bi se mogao odlagati na dubini od nekoliko metara pod vodom.

„Kad je izašao poziv za prijedloge, rekli smo: 'Hej, idemo to napraviti i vidjeti, kako bismo barem razumjeli koji su izazovi', rekla je Sriramya Nair, čija je grupa već radila s  industrijskim robotom teškim otprilike 3000 kg za 3D ispis velikih betonskih konstrukcija. „I ispostavilo se da s našom smjesom zapravo možemo 3D ispisivati ​​pod vodom prilagođavajući se kontinuiranoj izloženosti vodi.“

Podvodni isprint suočava se s brojnim izazovima. Glavni među njima je sprječavanje ispiranja, pri kojem se čestice cementa ne vežu tijekom taloženja, slabeći materijal. Tipično rješenje je uvođenje kemijskih dodataka, ali oni stvaraju vlastite komplikacije.

Mjesecima je tim provodio probne otiske u velikoj kadi s vodom, prateći kako se slojevi nanose te čvrstoću, oblik i teksturu svakog uzorka, kao što možete vidjeti u ovom videu.

„Kada dodate te kemikalije, vaša smjesa postaje jako viskozna i ne možete je pumpati. To uravnotežujete sredstvima protiv ispiranja“, rekla je Nair. „Kada se istiskuje, čak i ako nema ispiranja, i dalje želite da može zadržati oblik i dobro se vezati s ostalim slojevima. U igri je više parametara.“

DARPA je dodala još jednu prepreku: beton se morao sastojati prvenstveno od sedimenta s morskog dna i sadržavati samo malu količinu cementa. Uključivanje materijala s dna oceana smanjilo bi logističke poteškoće prijevoza velikih količina cementa brodom.

Složenost podvodnog 3D ispisa zahtijeva niz specijaliziranih znanja, pa je Nair okupila interdisciplinarnu grupu s dva podtima, jedan za dizajn materijala, a drugi za izradu.

Druga faza DARPA izazova kulminirat će s više timova koji će 3D printati pod vodom. Nairin tim mjesecima provodi probne otiske u velikoj kadi s vodom, često proizvodeći više uzoraka svaki tjedan, u Laboratorijskom kompleksu za civilnu infrastrukturu Bovay.

Umjesto ronilaca, tim za izradu krenuo u dizajniranje senzora koji mogu pratiti ispis u svakom trenutku. Stoga je grupa dizajnirala upravljačku kutiju s više senzorskih sustava koji se mogu integrirati s robotskom rukom. Ovaj uređaj bit će uparen s radom u robotici kako bi se omogućila veća autonomija i kontrola podvodnog ispisa betona.

Završna demonstracija DARPA natjecanja održat će se u ožujku.