Исследовательская команда из Швейцарской высшей технической школы Цюриха использовала 3D-печатные формы чтобы создать несущие рамки для этой лодки, полностью выполненной из бетона, которая выиграла первый приз за инновации дизайна во время регаты «Concrete Canoe Regatta».
Эта лодочная гонка проходит каждый год на реке Рейн в Кельне, Германия. Перед участниками ставят задачу создать самый легкий и быстрый корабль, и промчать 200 метров, не потонув. Конкурс не позволяет использовать другие материалы, кроме бетона.
Для создания своего каноэ «SkelETHon» команда из Швейцарской высшей технической школы Цюриха полагалась на исследования, которые позволяли изготовлять крупномасштабные компоненты бетонного здания, и отливать бетон в любой форме с использованием трехмерных печатных форм.
«Благодаря 3D-печати мы имеем почти неограниченную геометрическую свободу для создания настилов, что с точки зрения бетона раньше было просто невозможно», – говорит Андрей Джипа (Andrei Jipa). «Теперь возможны вырезы, микроструктуры, детали с высоким разрешением».
Формы изготовлены из пластика, пригодного для вторичной переработки. Это позволило команде нарисовать тонкие «кости», некоторые из которых имели всего 15 миллиметров в диаметре – и изготовить их из стального волокнистого бетона.
Используя алгоритмы оптимизации, команда разработала структуру, которая требовала меньше материала, чем традиционные каноэ, но при этом благодаря «скелетной» структуре создавалась поддержка.
Они также спроектировали для бетона текстурированную шероховатую поверхность, что помогло максимально увеличить площадь контакта между костяком и бетонной мембраной, которая покрывает его. Крошечные соединения также помогают снизить риск образования трещин вдоль суставов. Всё каноэ весит 114 килограммов.
«Из-за сложной топологии, с недоступными вырезами, закрытыми трубчатыми структурами и деталями с высоким разрешением, трехмерная печать является единственным подходящим способом изготовления», – говорит Джипа. «Создание такой геометрии при помощи субтрактивных методов, таких как фрезерование с ЧПУ или резка горячей проволокой, было бы невозможно».
«С 3D-печатью у нас не было лишнего материала, и не потребовалось никакой последующей обработки».
Каноэ было удостоено первой премии за дизайнерские инновации на регате «Concrete Canoe Regatta», в которой приняли участие более 1000 участников. Третий год подряд команда из Швейцарской высшей технической школы Цюриха выигрывает этот приз, и теперь лодка выставлена для осмотра всеми желающими в Институте технологии в архитектуре.
Исследователи из Цюриха экспериментировали с несколькими методами строительства, ранее создав новаторский каменный тент, который держался без клея, а также павильон, изготовленный роботами.
