Алексей Зеньков

Напечатанный на 3D-принтере дом снабжает энергией внедорожник (созданный таким же образом)

В январе архитекторы, стоящие за созданием первого Всемирного торгового центра продемонстрировали крайне необычное строение белого цвета и трубчатой формы. Рядом со зданием, имеющим ребристую структуру, припаркован черный внедорожник вроде тех, что выпускает фирма Jeep.


Этот проект получил название «Конструкция с интегрированной энергетикой, напечатанная на 3D-принтере», или AMIE 1.0 (Additive Manufacturing Integrated Energy Structure). Дом является одной из самых больших конструкций, когда-либо созданных с помощью 3D-принтера — метода, при котором количество отходов крайне низко. При этом он снабжает энергией внедорожник, который произведен таким же образом. Проект воплощает идею жизни без подключения к глобальной сети в будущем.

Фото: Национальная лаборатория Оук Ридж.

AMIE является результатом сотрудничества между лабораторией, относящейся к Министерству энергетики США, Колледжем архитектуры и дизайна Университета Теннесси и архитектурным бюро Skidmore, Owings & Merril (SOM). По словам Фила Энквиста, партнера SOM, целью проекта было «исследование более широкого применения энергетики в городе».

В основу проекта легла технология послойной печати, также известная как 3D-печать.

«Нас захватила эта идея, так как фактически вы можете разработать строение и напечатать его без создания строительного мусора», — говорит он. Это особенно впечатляет, если сравнить такую технологию с традиционными современными проектами, где «20-30% стройматериалов в итоге оказывается в выгребной яме».

Фото: Национальная лаборатория Оук Ридж.

3D-печать становится все более популярной для производства небольших вещей, однако архитекторы и инженеры все еще придумывают, как использовать этот метод для создания, к примеру, домов или элементов инфрастуктуры.

Китайская компания WinSun Decoration Design Engineering Company попала во все СМИ, когда та возвела с помощью технологии 3D-печати пятиэтажное жилое здание. Джорис Лаарман, голландский дизайнер, известный как производитель напечатанной на 3D-принтере мебели, собирается взяться за реализацию куда более амбициозного проекта по созданию пешеходного моста с помощью технологии послойной печати.

Проблема 3D-печати больших конструкций

При печати вещей таких размеров возникает несколько проблем. Одной из главных является прочность. В традиционном строительстве различные материалы совместно обеспечивают необходимую прочность. То, что снаружи выглядит как кирпичный дом, на самом деле опирается на бетонное основание и стальные перекрытия. При печати мы получаем однородную конструкцию, и большие промежутки ничем не укрепленного пластика могут дать трещину под нагрузкой, которую без труда бы выдержало обычное здание.

Как решает ее AMIE

В проекте AMIE проблема прочности решается путем разделения всей конструкции на составные части. Здание в форме трубы собирается из С-образных модулей, которые напечатаны на 3D-принтере из пластика с добавлением углеволокна и укреплены стальными прутьями. Соединение двух С-образных деталей дает нам сегмент в форме кольца, который затем при соединении с другими сегментами составляет финальный вид здания. Подобная модульная система позволила безопасно распределить нагрузку по всем элементам конструкции.

Интегрированная энергия

Однако напечатанное на 3D-принтере здание — это только полдела. С самого начала ученые Джони Грин и Родерик Джексон из лаборатории Оук Ридж видели AMIE как возможность пересмотреть подход к выработке, хранению и потреблению энергии. Их план заключался в том, чтобы внедрить в систему элементы повседневной жизни человека, потребляющие больше всего энергии — дом и автомобиль. Иными словами, они хотели добиться того, чтобы дом и автомобиль смогли обмениваться энергией между собой.

Именно так и работает проект AMIE.

Как это работает?

И здание, и внедорожник могут генерировать и хранить энергию. В доме есть водоснабжение, холодильник и кухонная плита. Здание обеспечивает энергией систему освещения и бытовую технику с помощью солнечных панелей.

Фото: Национальная лаборатория Оук Ридж.

Когда домашняя электроника не используется, энергия хранится в батареях. У автомобиля тоже есть свои аккумуляторы, а еще встроенный генератор на обычном топливе. Связь между внедорожником и домом осуществляется через индукционную платформу, которая активируется, если автомобиль над ней припаркован. При необходимости батареи и генератор автомобиля могут обеспечивать энергией дом, и наоборот. А если и машина, и дом потратят весь запас энергии в облачный день, дом сможет активировать подключение к общей электросети.

Фото: Национальная лаборатория Оук Ридж.

AMIE — живой организм

Джексон сравнивает AMIE с живым организмом. «Ваше тело саморегулируется, — говорит он. — Организм сам знает, в какую его часть направить дополнительный поток крови при необходимости».

В AMIE реализована примерно похожая идея, здесь компьютер со встроенными алгоритмом мониторинга энергии перераспределяет ее потоки. Джексон называет этот компьютер мозгом AMIE. «Если это требуется для нужд здания, оно использует энергию Солнца. Если нет, или если в ближайшие четыре часа планируется облачная погода, энергия накапливается в батареях дома или автомобиля».

Фото: Национальная лаборатория Оук Ридж.

Будущее проекта

Когда разработчики из SOM и Оук Ридж испытывали эту двунаправленную беспроводную систему, она работала, по крайней мере, в контролируемых условиях. Конечно, AMIE находится еще только на стадии прототипа, однако концептуально этот проект находится в одной категории с системой батарей от Tesla Energy и «домом плюс» от компании Snøhetta из Норвегии. Каждый из этих проектов является экспериментом в области создания новой модели жизни вне зависимости от общей электросети.

Фото: Национальная лаборатория Оук Ридж.

Энквист, Грин и Джексон хотели бы видеть реализацию идеи интегрированной энергии в более крупном масштабе. Энквист отмечает, что в городских электростанциях всегда имеется резерв энергии на случай пиковых нагрузок, «когда все возвращаются с работы и включают свет, кухонные приборы и телевизоры». Учет таких периодов максимального потребления менее эффективен, чем обеспечение энергией «по требованию». Возможен и другой сценарий, при котором люди не имеют в распоряжении нужного количества энергии. «Это особенно сильно проявляется, если мы посмотрим на 2 миллиарда человек, которые живут без постоянного источника электричества. Однако и в США, где сети намного более надежны, события вроде ураганов Сэнди и других природных катастроф напоминают нам о том, что, возможно, мы не так неуязвимы, как привыкли считать».

Фото: Национальная лаборатория Оук Ридж.

Эта идея плавно подводит нас к грандиозному плану, созданному SOM и лабораторией из Оук Ридж — разработке AMIE 2.0 с прицелом на использование в густонаселенных городских районах. Энквист рассказывает, что в этом случае планируется создавать целое сообщество, а не совокупность независимых зданий. Все это — в том числе судьба AMIE 1.0 — зависит от финансирования со стороны Министерства энергетики США. Если ситуация разрешится благоприятным образом, по словам Энквиста, «уже через год мы сможем печатать по такой технологии дома, в которых можно жить».

Источник.


Материалы по теме:

Самые громкие изобретения 2015 года в области 3D-печати

3D-принтер научили печатать биосовместимые кости и мышцы

В США показали технологию 4D-печати

В Дубае испытали крупнейший в мире напечатанный беспилотник

Ученые смогли удешевить 3D-печать органов человека в 100 раз

Российский сервис 3D-печати создал прототип человеческого сердца

Завод по 3D-печати автомобилей обойдется в $10 млн


Видео по теме:


comments powered by Disqus

Подпишитесь на рассылку RUSBASE

Мы будем вам писать только тогда, когда это действительно очень важно