Ekipa na tehnološkem inštitutu Massachusetts je razvila nov način za 3D-tiskanje betonskih struktur, tehniko, ki bi lahko hkrati zmanjšala porabo materiala, stroške in podnebju škodljive emisije CO2. Medtem ko so 3D-natisnjene betonske konstrukcije že v svetu, so trenutni sistemi zelo neoptimizirani. Prejšnji poskusi optimizacije pa so bili preveč popolni. To pomeni, da so bili algoritemsko ustvarjeni načrti mišljeni za idealne pogoje, ki jih realni, rahlo okorni tiskalniki nikoli ne bi mogli ustvariti. Ekipa MIT je razvila nov algoritem, ki temelji na bolj izpopolnjeni matematiki, ki lahko pojasni nerodnost pri ugotavljanju realno idealnega dizajna. Njihov prvi rezultat je model mostu, ki je 16 % lažji od svojega tradicionalno izdelanega ekvivalenta z enako nosilnostjo.
To je pomembno, saj človeštvo zagotovo uporablja veliko betona. Beton uporabljamo bolj kot katero koli drugo snov na Zemlji, razen vode same. Toda da bi bilo vse to konkretno, se v ozračje potisne ogromna količina CO2: 8 % vseh emisij CO2 dejansko izvira samo iz tega procesa. Zato bi bilo vsako zmanjšanje izpusta CO2 iz proizvodnje betona velik korak v boju proti podnebnim spremembam. Predhodne raziskave so pokazale, da je 3D tiskanje betona prihranilo 86 % emisij v primerjavi s tradicionalnim postopkom. In to ne omenjam materialnih prihrankov! Manj virov, nižji stroški, manjša teža, manj ogljika. Seveda se mi zdi dobro. Velika ovira pri široki uporabi je bila vrzel med idealnimi oblikami in dejanskimi tiskalniki. Če lahko ta nova metoda zapolni vrzel, se odpre nekaj zelo vznemirljivih možnosti.
Nova metoda vključuje matematiko, na kateri temeljijo programi, ki ustvarjajo načrte. Kot je pojasnjeno v beli knjigi ekipe in poroča MIT News, starejši modeli preprosto niso mogli zajeti nepopolnosti tiskalnika, kar je povzročilo preveč popoln dizajn. Tiskalniki imajo omejitve, kot so velikost betonskih kroglic, ki jih položi, polmer obračanja šobe in ukrivljenost (ali pomanjkanje le-te) linij kroglic. Zlasti ostri koti niso nekaj, v čemer tiskalniki niso odlični. Da bi vse to zajeli v številkah, obstaja matematična tehnika, imenovana programiranje mešanih celih števil, ki bi lahko delovala, vendar je računsko tako intenzivna, da ni bila izvedljiva. Kar se je spremenilo in kar je ekipa MIT prinesla na konkretno mizo, so bile nekatere nedavne novosti glede tega, kako izračunati to tehniko. Tukaj je kar nekaj zelo pametnega čarovništva, a končni rezultat je, da je zdaj mogoče izpeljati optimalne modele, omejene s tem, kar tiskalnik dejansko lahko naredi.
Izdelava betona po naročilu
Tukaj je marsikaj všeč, a postaja še boljše. Tradicionalno, ko je beton izdelan, ga je treba nato vliti v kalup. Izdelava kalupa je sama po sebi netrivialen postopek in zaklene končni izdelek v zelo določeni obliki. Kaj pa, če želite hitro spremeniti obliko? Kaj pa, če želite samo enkrat ustvariti zapleteno obliko, za katero bi bilo neekonomično zgraditi cel kalup? 3D-tiskanje ne zahteva ničesar od tega, saj je samo polaganje kroglic betona iz šobe. Naredite kakršno koli noro obliko, ki jo želite, spreminjajte sproti, počnite, kar želite. Spet, hkrati pa prihranimo pri virih, stroških in emisijah.
Vendar še nismo povsem dosegli zlate (ali, no, sivo sive) nove dobe. Opraviti je treba več testiranj in to metodo je treba povečati. Testni most je bil dolg manj kot 8 čevljev in je tehtal le 900 funtov. Dejanska infrastruktura bo nekaj več kot to. Poleg tega ima čisti beton omejitve glede smeri sile, ki jo prevzema; z ene strani je mogočen most, z druge pa krhka snežinka, ki zlahka poči. (Testni most je pravzaprav počil, ko ga je nekdo poskušal dvigniti.) Zato je beton v resničnem svetu ojačan z armaturo. In nobena pametna matematika ni ugotovila, kako 3D-natisniti armaturne palice ali celo ročno dodati armaturne palice v postopek 3D-tiskanja. Kljub temu je to resničen in vznemirljiv napredek.
