В MIT навчили алгоритм креслити бетонні мости з оглядкою на фізику сопла

Звичні інструменти топологічної оптимізації чудово оптимізують розподіл матеріалу у віртуальному просторі, створюючи складні пористі структури. Проте будівельні 3D-принтери не здатні їх відтворити: важка екструзійна головка не вміє миттєво змінювати вектор руху на гострих кутах, а розчин вимагає неперервної траєкторії без частих зупинок. У результаті інженерам доводиться днями вручну спрощувати розраховані форми, зводячи нанівець усю вигоду від автоматизації.

Інженери MIT запропонували спосіб вирішити проблему математично. Їхня система спирається на змішано-цілочисельне нелінійне програмування й одразу враховує мінімальний радіус розвороту сопла, нерозривність лінії та граничні деформації неармованого бетону. Розрахунки не потребують обчислювальних кластерів: адаптувати й підготувати модель до друку можна на звичайному ноутбуці приблизно за десять хвилин.

Працездатність алгоритму перевірили на практиці разом із дослідницьким центром компанії Autodesk у Бостоні. Експериментальний міст завдовжки 2,3 метра надрукували зі стандартної будівельної суміші всього за пів години. Конструкція вагою близько 408 кг витримала понад 900 кг бетонних блоків без помітного прогину, що повністю збіглося з попереднім моделюванням.

Прототип використав на 14% менше матеріалу порівняно з еквівалентною традиційною конструкцією. При цьому бетон укладали смугами завширшки 40 мм. За розрахунками авторів, перехід на тонше сопло завширшки 10 мм дозволив би зменшити масу ще на 76,1% без втрати несучої здатності. Проте чи вдасться укладати настільки тонкі шари реального розчину на відкритому будмайданчику з прийнятною швидкістю, поки що залишається відкритим питанням.

Джерело: habr

Першоджерело: MIT News