г. Королев

3D-печать в дорожном строительстве и ремонте

13.01.2021

Трехмерная печать в строительстве стала если пока и не привычной, то довольно распространенной. Ежегодно новые разработки в этой сфере демонстрируются на ведущих мировых выставках; ролики в YouTube, показывающие процесс печати как отдельных строительных фрагментов, так и зданий целиком, собирают миллионы просмотров. А как обстоят дела с внедрением 3D-печати в дорожное строительство и ремонт? Давайте разберемся.


Выбоины, трещины, сколы дорожного полотна… Если для дорожников ликвидация этих явлений представляет собой ежедневную сферу приложения усилий, то для автомобилистов они в любой день могут стать не только причиной повреждения транспортных средств, но и причиной аварий, угрозой для здоровья и жизни. Для пешеходов, к слову, тоже. Поэтому оперативный и плановый ремонт, а также своевременная замена дорожного покрытия — задача не просто важная, а в прямом смысле жизненно важная.


Очевидно, что и дорожный ремонт, и дорожное строительство требуют инновационных технологий, которые улучшили бы качество покрытия и сделали отремонтированные участки автодорог более безопасными для движения. Одна из таких технологий, с которыми сегодня активно экспериментируют в разных странах, и прежде всего в США, — использование трехмерной печати, как для заполнения асфальтобетоном поврежденных участков, так и для создания больших участков дорожных одежд. Человек с хрестоматийным американским именем Джон Смит разработал принципиально новый принтер-асфальтоукладчик для ремонта дорог. Для того, чтобы воплотить идею в жизнь, в 2015 году он основал стартап Advanced Paving Tech и собрал средства, достаточные для дальнейшей работы над своим изобретением. Кроме группы единомышленников Джон Смит привлек к работе по усовершенствованию принтера-асфальтоукладчика специалистов исследовательского центра Университета Калифорнии в Дэвисе. Благодаря такому сотрудничеству дорожно-ремонтная машина Смита должна научиться печатать качественнее, быстрее, точнее, экономичнее; вопрос экологичности нового метода «дорожной печати» при этом также принимается во внимание.


Как же именно действует принтер-асфальтоукладчик? В его работе можно выделить три этапа. На первом он трехмерным лидаром сканирует геометрию повреждения — например, выбоины. Затем с помощью специальной компьютерной программы моделирует виртуальную дорожную карту. И наконец, укладывает согласно ей асфальтобетон слой за слоем, используя технологию мультисегментированной переменной стяжки. Говоря о преимуществах нового метода дорожного ремонта, прежде всего нужно отметить более плотные и гладкие слои укладываемого в выбоину материала. Кроме того, никакой специальной обработки выбоины кроме ее элементарной очистки не требуется — это позволяет существенно сократить время ремонта, что принципиально на дорогах с большим трафиком. Еще один важный момент: количество спецтехники и оборудования при таком способе ремонта равно одной единице — это собственно принтер-асфальтоукладчик Джона Смита.


Интерес к инновационной разработке проявили как по ту, так и по другую сторону Атлантического океана. В частности, среди заинтересованных компаний — Transtec Group и Century Construction, обладатели патентов на производство дорожно-ремонтных работ в Соединенных Штатах и Евросоюзе.

 

Впечатляет? Да, несомненно. Однако в Северной Америке большая часть дорог сделана из бетона — да и в Европе таких немало; в последние годы интерес к дорожным покрытиям из бетонного полотна растет и в России. Миллионам километров таких дорожных одежд устройство, укладывающее асфальтобетон, мало чем полезно: укладывать большие участки дорожного полотна оно не может — строго говоря, его вообще правильнее было бы называть дорожно-ремонтником, а не асфальтоукладчиком… Но уже существует и принтер-бетоноукладчик: этот образец дорожно-строительной спецтехники был представлен также в США, на мероприятии под названием International Manufacturing Technology Show. 3D-бетоноукладчик способен печатать километры автодорог из смеси бетона и полимерных смол. Такие дорожные одежды характеризуются большой прочностью, устойчивостью к вибрации, а также стойкостью к действию атмосферных осадков и льда. Срок службы подобных покрытий намного больше, чем у уже существующих; по этой причине американская специализированная пресса уже окрестила разработчиков принтера-бетоноукладчика «создателями бессмертных дорог». Возможно, прессу также вдохновляло при этом само название проекта: он именуется Infinite-Build, что-то вроде «вечнострой» (не путать с долгостроем!). Принтер-бетоноукладчик, следуя указаниям компьютерной программы, укладывает слоями бетон — чем выше слой, тем больше в нем полимерных смол.  Но цельности дорожного полотна — это не помеха, а, скорее, наоборот: микротрещин, разломов, участков, неоднородных по плотности, в таком бетоне нет — высыхая, он становится устойчивым к сильным и разнообразным нагрузкам. Кроме всех перечисленных выше достоинств, такое покрытие способно обеспечить более прочное сцепление с колесами автомобиля — а разметка, нанесенная на него, будет, образно говоря, вечной. Перспективы экономии на ремонте для владельцев такой дороги также весьма заманчивы. Разработчики Infinite-Build рассчитывают за двадцать-тридцать лет видоизменить две трети дорожной инфраструктуры Соединенных Штатов, причем не только автодороги, но и объекты инфраструктуры — тоннели, мосты. Потенциал проекта уже вызвал интерес Фонда Рокфеллера. Однако то, что хорошо для федерального правительства, не столь хорошо для других. Перспектива создания «вечных» дорог, мостов, тоннелей и прочего принтером-бетоноукладчиком, управляемым компьютерной программой, лишит работы многие тысячи специалистов — дорожно-строителей, операторов спецтехники и ремонтного оборудования. Востребованными в отрасли будут, пожалуй, только диспетчеры, наблюдающие за машинами, и обслуживающие бригады, весьма малочисленные в масштабах страны. Многим из тех, кто мог бы выступить в роли инвесторов Infinite-Build, такая перспектива совсем не по душе. Некоторые эксперты высказывают мнение, что принтер-бетоноукладчик найдет признание в Европе скорее, чем в Штатах. Добавим, в России, где сторонники дорог из бетона заметно активизировались, эта технология также могла бы найти себе применение.


Разумеется, принципиально новые типы машины для дорожного ремонта и укладки дорожных покрытий, какими бы инновационными они ни были, не решат вопроса перехода автодорог в принципиально новое состояние. Как это очевидно на примере проекта Infinite-Build, новым машинам должны соответствовать и новые материалы. И таких материалов в мире создается немало.


Специалисты конструкторского бюро Alberta Roadbuilders & Heavy Construction Association придерживаются мнения, что инженерные расчеты, выполненные на основе современных моделей, позволяют идеальным образом строить развязки, перекрестки, многоуровневые магистрали, не только уменьшая пробки и сокращая расстояния до оптимальных, но и существенно экономя на материалах и эксплуатации дорожно-строительной спецтехники.

Назад к списку