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.
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.
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.
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.
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.
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.
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
