3D-революція: як нова українська школа допоможе колонізувати Марс

Просто зараз у Львові відбувається будівництво нового шкільного корпусу. Може здатися, що це досить пересічна подія — але лише поки не розібратися в деталях. Річ у тім, що школа зводиться за допомогою 3D-принтера. Ця технологія, яка ще недавно здавалася фантастичною, здатна не тільки допомогти у відновленні зруйнованої війною української інфраструктури, а й у перспективі реалізувати давню мрію людства про підкорення Марса.

Основи 3D-друку

3D-друк виконується за допомогою верстатів з числовим програмним управлінням (ЧПУ). У спрощеному вигляді, це виглядає так. Принтер розміщує матеріал у заданій точці відповідно до закладеного в нього 3D-креслення. Зазвичай як будматеріал використовується якась рідка або пастоподібна речовина (найчастіше це пластик), яка потім швидко твердне. Але сучасні принтери також можуть друкувати керамікою, бетоном і навіть металом.

3D-принтер Anycubic Kobra Max. Джерело: Amazon

Не вдаючись у технічні подробиці, зазначимо, що на сьогодні існує величезна кількість типів 3D-принтерів, кожен з яких використовує власну технологію друку. Крім того, вони сильно відрізняються за розмірами. Стандартні настільні 3D-принтери можна порівняти за розмірами з традиційними паперовими принтерами, тоді як найбільші промислові принтери займають цілі приміщення.

3D-принтери на службі космічних компаній

З кожним роком 3D-друк дедалі активніше й активніше використовують у космічній індустрії. Одним із піонерів у цьому напрямку стала американо-новозеландська компанія Rocket Lab. Майже всі компоненти двигунів Rutherford, що використовуються на її малій ракеті Electron, надруковані за допомогою 3D-принтерів. За словами компанії, це дало змогу заощадити як час, так і гроші, порівняно з виготовленням силових агрегатів за допомогою традиційних технологій.

Пропалення двигуна Rutherford. Джерело: Rocket Lab

Приклад Rocket Lab спонукав й інші аерокосмічні компанії почати активно використовувати 3D-принтери. Так само SpaceX застосовує 3D-друк для виготовлення низки компонентів ракет Falcon 9 та космічних кораблів Dragon. А Airbus планує відправити цього року на МКС перший металевий 3D-принтер. З його допомогою компанія сподівається налагодити виготовлення супутникових компонентів прямо на орбіті.

Але далі за всіх пішла компанія Relativity Space, яка поставила завдання створити ракети, які будуть повністю друкуватися на 3D-принтерах. За задумом конструкторів, така інновація дасть змогу радикально прискорити процес будівництва носіїв, що, зі свого боку, значно знизить їхню вартість. Для цього компанія придбала найбільший у світі принтер, призначений для металевого друку.

3D-принтер для друку ракети Terran-1. Джерело: Relativity Space

Навесні 2023 року Relativity здійснила пуск ракети Terran 1, 85% якої було надруковано на 3D-принтері. На жаль, через аварію на ділянці роботи другого ступеня їй не вистачило швидкості, щоб досягти орбіти. Але, попри це, у Relativity задоволені результатами польоту. Terran 1 успішно подолала ділянку Max-Q — точку, в якій носій піддається максимальному аеродинамічному опору і зазнає найбільших навантажень. За словами керівників компанії, це доводить, що з точки зору міцності конструкції, надрукована на 3D-принтері ракета, нічим не поступається своїм традиційним аналогам.

Пуск ракети Terran 1. Джерело: Relativity Space

Наразі Relativity зосередила свої основні зусилля на створенні більш потужної ракети Terran R. Її дебют запланований на 2026 рік. Вона повинна буде відправити до Марса першу в історії приватну місію.

Від школи в Україні до марсіанських поселень

Оскільки 3D-принтери не мають якихось принципових обмежень за розміром об’єктів, що виготовляються, багато інженерів давно замислювалися про те, щоб використовувати їх для зведення будівель. І це цілком зрозуміло. За відносної простоти їхньої конструкції, будівництво споруд є тривалим процесом, що вимагає великих витрат часу. 3D-друк же (принаймні в теорії) дає можливість помітно його прискорити. Навряд чи варто пояснювати, наскільки актуальне для нашої країни швидке будівництво в умовах війни.

3D-друк стіни школи у Львові. Джерело: Team4UA

Просто зараз ця концепція проходить перевірку у Львові. Там зводять новий одноповерховий корпус, призначений для школи №23. Ініціатором проєкту є гуманітарний фонд Team4UA, його реалізацією займається данська фірма 3D-друку Cobod та будівельна компанія 3DCP Group.

Новий корпус зможе прийняти до 100 учнів. Наразі будівельники близькі до завершення зведення першої половини будівлі. За допомогою 3D-принтера вони вже звели 3,5-метрову надруковану стіну, що зайняло всього два тижні. Планується, що корпус прийме перших учнів уже в січні 2024 року.

За словами засновника Team4UA Жан-Крістофа Боні, застосування технології 3D-друку дає можливість зводити будівлі в 10 разів швидше, ніж традиційне будівництво. Безпосередньо саме зведення стін за проєктом (тобто робота саме принтера) триває не більше 80 годин. При цьому, на саме будівництво закладається 4 – 5 тижнів. Це пов’язано з необхідністю виконання низки підготовчих операцій, які передують друку. Серед них монтаж принтера, його налаштування, калібрація за траєкторією друку, а також створення оптимальної для конкретного регіону суміші бетону.

Ми виграємо у швидкості. Головна ідея застосування технології в Україні — це зведення будівель за ціною, рівною традиційному будівництву, але набагато швидше, що допоможе в майбутньому максимально швидко відбудовувати зруйновані регіони.

Жан-Крістоф Боні

За словами засновника Team4UA Жан-Крістофа Боні, найближчим часом фонд також планує відкрити в Україні тренінговий центр для навчання роботі на 3D-принтерах. Це допоможе швидшому відновленню інфраструктури нашої країни.

У майбутньому 3D-будівництво напевно знайде застосування й у космосі. Якщо людство хоче влаштуватися на Місяці та Марсі, йому доведеться побудувати там постійні поселення. Але якщо везти для них будматеріали з Землі, то це суттєво збільшить витрати на будівництво, що навряд чи стане досяжним для будь-якої економіки.

Саме тут і стане в пригоді 3D-друк. Замість того, щоб брати з собою велику кількість обладнання та матеріалів, колоністам достатньо буде взяти кілька принтерів і «надрукувати» все необхідне вже на місці. Дослідження показали, що за допомогою 3D-принтера з місячного реголіту цілком реально виготовити монолітну цеглу, придатну не тільки для будівництва споруд, а й для накопичення енергії, яку потім можна використовувати для обігріву внутрішніх приміщень. Це ж справедливо і для марсіанського будівництва.

Надруковане на 3D-принтері поселення на Марсі (концепт). Джерело: AI Space Factory

Не варто забувати й про те, що сучасні 3D-принтери здатні виготовляти цілком складні конструкції, що складаються з декількох матеріалів і містять електронні компоненти. А це означає, що підкорювачі космосу зможуть використовувати їх не тільки для побудови своїх будинків, а й для ремонту техніки та виготовлення різних механізмів і машин. І як знати? Можливо, частина фундаменту цього космічного майбутнього закладається просто зараз у вигляді школи у Львові.

Тільки найцікавіші новини та факти в нашому Telegram-каналі!

Приєднуйтесь: https://t.me/ustmagazine

Наступна місія до Плутона відбудеться не раніше 2050 року
Водні планети на орбітах білих карликів добре підходять для пошуку життя
Телескоп у Південній Америці зазнімкував космічного коропа коі
Астрономи відкрили чотири мінінептуни
Гігантський Магелланів телескоп став на крок ближчий до будівництва
Ракетний ступінь великим планом: японський супутник здійснив історичне зближення з космічним сміттям
Міжзоряний ремонт завершено: Voyager 1 відновив передачу всіх наукових даних
Важливий експеримент: NASA відправила у космос відео та фото з домашніми улюбленцями
Астрономи відкрили у пари зір дивовижні паралельні диски
James Webb виявив найвіддаленіший вибух наднової у ранньому Всесвіті