Der neue Expeditionary 3D-Betondrucker der US-Armee kann überall hingehen und alles bauen

Das Programm „Automated Construction of Expeditionary Structures“ (ACES) des US Army Corps of Engineers ist ein Wendepunkt für den Bau in abgelegenen Gebieten. Das Projekt wird robuste 3D-Betondrucker liefern, die überall hingehen und (fast) alles drucken können. Das Projekt begann vor einigen Jahren, als Betondrucker noch in den Kinderschuhen steckten, aber schon damals war klar, dass kommerzielle Produkte nicht den Bedürfnissen der Armee entsprechen würden.

„Unsere Priorität bestand darin, eine Fähigkeit zu entwickeln, die 3D-Drucktechnologie für den Einsatz in einer Expeditionsumgebung nutzt und speziell für militärische Zwecke geeignet ist“, sagte mir Megan Kreiger, Programmmanagerin für additive Konstruktion am Engineer Research and Development Center der Armee. „Das heißt, es muss in einem Container transportiert werden, es muss lokale Materialien verwenden, es muss in einer schmutzigen Umgebung arbeiten und es muss einiges aushalten und gleichzeitig zuverlässig bleiben.“

Die komplexen Konturen dieser Barackenwand, deren Herstellung mit traditionellen ... [+] Baumethoden schwierig und zeitaufwändig ist, sind für den ACES-3D-Druck einfach.

ACES hat in Zusammenarbeit mit verschiedenen Industriepartnern mehrere Drucker hergestellt. ACES Lite wurde beispielsweise in Zusammenarbeit mit Caterpillar im Rahmen einer kooperativen Forschungs- und Entwicklungsvereinbarung hergestellt. Es lässt sich in einen standardmäßigen 20-Fuß-Versandcontainer verpacken und kann in 45 Minuten auf- und abgebaut werden. Es verfügt über eingebaute Heber für eine schnelle Nivellierung und kann in Sekundenschnelle kalibriert werden, was es einfacher als andere Geräte macht. Insgesamt ähnelt der Drucker einem Portalkran mit einer Betonpumpe, einem Schlauch und einer Roboterdüse, die präzise Schichten aufträgt.

„Es ist wie bei einem Desktop-3D-Drucker, bei dem kontinuierlich Material zugeführt wird, aber es ist Beton und keine Rolle Kunststofffilament“, sagt Kreiger.

Marines des 7. Engineer Support Battalion arbeiteten mit dem US Army Corps of Engineers zusammen, um ... [+] einen 3D-gedruckten Bunker zu bauen, den ersten seiner Art. Beachten Sie die portalartige Anordnung des 3D-Druckers.

ACES Lite kann an jeden Betonmischer angeschlossen werden, nicht nur an die Standard-Army-Typen. Während 3D-Baudrucker in der Regel Spezialmörtel benötigen, ist ACES für die Arbeit mit lokalen Materialien konzipiert. Dies erforderte erhebliche Arbeit bei der Verwendung von Beton mit Zuschlagstoffen. Die Ergebnisse sind beeindruckend und ACES hat gezeigt, wie es Kasernen, Brücken, Bunker, Absperrungen oder andere Bauwerke fast auf Knopfdruck bauen kann.

Laut der ACES-Website kann der 3D-Druck eine Musterstruktur in einem Tag statt in fünf Tagen fertigstellen, mit einem Team von drei statt acht und mit weniger Logistikaufwand. Kreiger weist darauf hin, dass dadurch nicht nur der Arbeitsaufwand reduziert wird, sondern insbesondere auch der Bedarf an schwerer, kräftezehrender Arbeit. Das Bauteam der Zukunft braucht möglicherweise mehr Verstand als Muskeln.

Um die Gestaltungsfreiheit des 3D-Drucks, die nur durch die Vorstellungskraft begrenzt ist, voll auszuschöpfen, ist sicherlich Köpfchen gefragt.

„Ähnlich wie beim 3D-Druck in der Fertigung können Sie komplexe Formen sehr einfach und mit geringen bis gar keinen zusätzlichen Kosten erstellen“, sagt Kreiger.

Anstatt auf Standardformen beschränkt zu sein, kann alles an die Anforderungen angepasst werden. Sie sind nicht mehr auf einen Satz Legosteine ​​beschränkt. Wenn Sie eine eingebaute Isolierung, eine bestimmte Betondicke zum Schutz oder eine bestimmte Größe oder Form der Öffnung wünschen, kann das System dies tun. ACES kann Strukturen bauen, die mit normalen Methoden eine Herausforderung darstellen würden: Beispielsweise hat ein 3D-gedrucktes Demonstrations-Kasernengebäude Wände, die an der Basis gekrümmt sind, um Stabilität zu gewährleisten, und an der Höhe flacher.

Nachdem das ACES-Team diese Fußgängerbrücke zuvor in 3D gedruckt hat, plant es nun, die weltweit erste 3D-gedruckte Fahrzeugbrücke zu schaffen.

Auch die Verarbeitungsqualität ist deutlich besser als manchmal in abgelegenen Gebieten.

„In einer Expeditionsumgebung werden Gebäude so entworfen, dass sie den US-Standards entsprechen. Aufgrund unvorhergesehener Feldbedingungen, der Baulogistik und der Materialqualität in abgelegenen Gebieten sind sie jedoch oft von geringerer Qualität“, sagt Kreiger.

Mit dem 3D-Druck kann jedoch alles mit dem gleichen hohen Standard hergestellt werden. Dies soll dazu führen, dass Gebäude nicht nur schneller verfügbar sind, sondern auch komfortabler für die Bewohner und langlebiger werden.

Und während früher eine ganze Reihe unterschiedlicher Geräte für den Bau unterschiedlicher Bauwerke (Absperrungen, Brücken) benötigt wurden, kann ein ACES-Drucker alles.

Die neue Technologie ist keine Zauberei, und wie Kreiger sagt, ist das 3D-gedruckte Bauen immer noch ein Bauwerk. Es macht nicht alles. Ein gedrucktes Gebäude erfordert wie jede andere Baumaßnahme noch ein Dach und den letzten Schliff. In Gebieten mit guter Logistik, in denen ausreichend Ausrüstung, Arbeitskräfte und Materialien vorhanden sind, kann der ACES-Ansatz kaum Vorteile bringen. Aber in Expeditionsumgebungen, wo all diese Dinge wahrscheinlich Mangelware sind, könnte ACES einen echten Unterschied machen.

ACES wird einige spezifische militärische Vorteile mit sich bringen: „ACES wird einen automatisierten 3D-Drucker bereitstellen, um Lückenübergänge, Hindernisse und Truppenschutzpositionen aus lokal verfügbarem Beton und anderen Materialien in einem Tempo zu bauen, mit dem Gegner nicht mithalten können“, heißt es in einem Haushaltsdokument.

Die Technologie dürfte sich rasch über das Militär hinaus verbreiten. Jeder, der Bauarbeiten in einem schwierigen Umfeld durchführt, von Katastrophenhilfe über wissenschaftliche Forschung und Tourismus bis hin zum Aufbau von Kommunikationsinfrastruktur an abgelegenen Orten, wird wahrscheinlich die Vorteile erkennen.

Im Moment scheint die Technologie der Anwendung immer weiter vorauszueilen. Kreiger weist darauf hin, dass im zivilen Bereich neue Bauvorschriften erforderlich sind, damit 3D-gedruckte Strukturen als sicher für die Verwendung zertifiziert werden können. Und für das Militär geht es darum, die Menschen davon zu überzeugen, dass der 3D-Betondruck keine exotische, unbekannte Technik ist, sondern lediglich ein weiteres Werkzeug, das bei Bedarf eingesetzt werden kann. Eine Reihe von Demonstrationen sind geplant, darunter die weltweit erste 3D-gedruckte Fahrzeugbrücke, und die ersten ACES-Drucker werden voraussichtlich im Jahr 2022 vor Ort eingesetzt.