Исследователи разработали метод 3D-печати зданий из любой местной почвы

Этот метод позволяет печатать здания с нуля – в буквальном смысле. И его можно использовать даже на других планетах!

Сегодня для создания большинства строительных материалов требуется интенсивная обработка. Это делает их относительно дорогими и весьма опасными с точки зрения окружающей среды. Но новый метод может сделать здания очень дешевыми, если они будут строиться из локальных материалов.

В процессе строительства 3D-принтер создает несущую конструкцию из почвы (это часть здания, которая поддерживает ее), а последние штрихи должны быть выполнены из другого местного материала.

Прах к праху, грязь к домам

«Воздействие строительной отрасли на окружающую среду вызывает растущее беспокойство, – говорит Сарбаджит Банерджи, доктор философии, главный исследователь проекта. «Некоторые исследователи обратились к аддитивному производству или построению структур слой за слоем, что часто делается с помощью 3D-принтера. Этот прогресс начал преобразовывать этот сектор с точки зрения сокращения отходов, но материалы, используемые в процессе, также должны быть экологичными».

Сегодня бетон является наиболее широко используемым строительным материалом, но он оказывает сильное воздействие на окружающую среду и требует много энергии и специализированных установок для производства. Команда отмечает, что на производство бетона приходится около 7% мировых выбросов CO2.

Таким образом, использование любых местных грунтов для строительства поможет снизить нагрузку, как на окружающую среду, так и на наши сберегательные счета. Этот метод использовался на протяжении огромной части истории человечества, но сочетание современных технологий с этим древним методом может помочь поднять его на новый уровень.

«Наша мысль заключалась в том, чтобы повернуть время вспять и найти способ адаптировать материалы с наших собственных дворов в качестве потенциальной замены бетону», – говорит Ааюши Баджпаи, соавтор исследования.

В процессе используется почва в качестве «чернил» в 3D-принтере (так называемое «аддитивное производство») для создания каркаса здания. Банерджи и Баджпаи также говорят, что однажды этот процесс можно будет использовать для создания поселений на Луне или даже на Марсе.

Команда начала работать с образцами почвы, собранными на одном из их задних дворов, и разработала связующее, которое удерживало бы их вместе, но при этом сохраняло бы достаточно текучесть, чтобы пройти через принтер. Почвы далеко не однородны, и их состав может сильно различаться от места к месту. Из-за этого связующее (или «добавка») описывается как химический «инструментарий», предназначенный для взаимодействия с почвами любого химического состава.

Команда сначала проверила свой подход, построив небольшие тестовые конструкции в форме кубов размером два дюйма с каждой стороны. Затем они проверили, может ли материал выдержать вес без разрушения – на этом этапе они «закрепили» почвенную смесь микроскопическими слоями на поверхности конструкции, чтобы она не впитывала воду и не расширялась. Используя этот метод, материал мог выдерживать вдвое большую нагрузку, чем материал без закрепления, и считался достаточно упругим. Команда все еще работает над улучшением прочности смеси, планируя максимально приблизить ее к бетону.

Исследователи представили свои результаты сегодня на виртуальном собрании и выставке Американского химического общества (ACS) 2020 года.

Читайте также:

• Ученые произвели 3D-печать прямо на движущемся легком
• Бельгийский стартап может делать 3D-печать с алюминием, используя металлолом