Инженеры Массачусетского технологического института (MIT) разработали систему роботизированной сборки зданий из специальных модульных блоков — вокселей. Эти трёхмерные «кирпичики» с внутренней решётчатой структурой соединяются в прочные и лёгкие конструкции. Новое исследование, опубликованное в журнале Automation in Construction, показало, что такой подход может радикально снизить углеродный след строительства — вплоть до 82% по сравнению с популярными сегодня технологиями.
Воксели — это не просто кубики. Они представляют собой лёгкие решётчатые структуры, которые могут быть изготовлены из пластика, фанеры или стали. Учёные протестировали восемь существующих дизайнов и создали три новых, специально адаптированных для роботизированной сборки. Новая геометрия на основе октетной решётки позволяет блокам самостоятельно выравниваться и надёжно защёлкиваться без большого количества дополнительных креплений.
Сборку выполняют роботы MILAbot (Modular Inchworm Lattice Assembler) — «гусеницы», которые ползают по уже построенной конструкции. Они захватывают воксели, аккуратно ставят их на место и «притаптывают», чтобы соединения защёлкнулись. Один робот работает медленно, но когда в деле одновременно 20 машин, скорость сборки становится конкурентной или даже выше, чем у традиционных методов.
Самое важное преимущество — снижение воплощённого углерода (всего CO₂, который выделяется при производстве материалов на протяжении всего жизненного цикла). Стальные воксели дают всего 36% углеродного следа по сравнению с 3D-печатью бетоном и 52% — по сравнению с сборным железобетоном. Ещё лучше показала себя фанера: её углеродный след составляет всего 17–24% от традиционных методов. Пластиковые варианты пока уступают, но авторы отмечают, что при грамотном выборе материала и геометрии они тоже могут стать экологичными.
Скорость, стоимость и гибкость
По расчётам, строительство одноэтажного здания с помощью стальных или деревянных вокселей занимает в среднем 99 часов, в то время как традиционные методы требуют около 155 часов. Система получается конкурентной по цене и времени. При этом она обладает уникальными плюсами: конструкцию легко расширять (просто добавляете новые блоки), разбирать и перестраивать под новые нужды. Ничего не нужно ломать — всё обратимо.
«Мы берём принципы авиастроения и переносим их на здания. Почему мы не можем строить дома так же эффективно, как самолёты?» — говорит руководитель исследования профессор Нил Гершенфельд (Neil Gershenfeld), директор Центра битов и атомов MIT.
Пока остаются открытыми вопросы долговечности, огнестойкости и поведения конструкций при боковых нагрузках. Следующий большой шаг — полномасштабные испытания в Бутане, где уже работает «супер-фаблаб», созданный при участии MIT. Там планируют опробовать технологию при строительстве целого экологичного города.
Исследователи также разработали удобный интерфейс, в который можно загрузить или нарисовать проект, а система сама рассчитает траектории роботов и отправит им команды.
