Инновациями для стройки занимаются все – от школьников до «Сколтеха»

Ученые из ПНИПУ исследовали звуковые сигналы, возникающие при разрушении стеклопластика, чтобы обеспечить ранний контроль конструкций.

Стеклопластик - легкий и прочный материал, используемый в мостах, ветряках, самолетах и других объектах, но его слоистая структура подвержена скрытым повреждениям, которые сложно обнаружить традиционными методами.

Метод акустической эмиссии позволяет «слушать» материал и фиксировать высокочастотные импульсы, возникающие при трещинах и расслоениях.

Исследователи установили следующие стадии: глухой треск (50-120 кГц) - микротрещины, участок под наблюдением; отчетливый щелчок (180-350 кГц) - начало расслоения, требуется ремонт; резкий сигнал (400-600 кГц) - разрыв волокон, эксплуатация недопустима.

Эти данные помогут создать интеллектуальные датчики для мониторинга состояния конструкций в реальном времени, что повысит их безопасность и надежность. Критически важные объекты - от опор мостов и лопастей ветрогенераторов до силовых элементов летательных аппаратов - можно будет оснастить автономными сетями таких акустических датчиков. Системы, постоянно «слушая» материал в реальном времени, позволят не просто обнаружить дефект, а рассчитать остаточный ресурс поврежденной детали, точно ответить на вопрос: сколько циклов нагрузки или времени безопасной работы осталось, и автоматически сформировать предупреждение для служб эксплуатации.

Новая система гидрофильтрации эффективно очищает воздух от канализационных выбросов.

Канализационные коллекторы - скрытый источник загрязнения воздуха в городах, выбрасывающий сероводород, метан и аммиак, которые вредят здоровью людей и разрушают инфраструктуру. Износ сетей в России достиг критических 46%, что приводит к авариям и ухудшению качества городской среды.

Ученые ПНИПУ и компании «Вентмонтаж» разработали инновационную систему на основе гидрофильтра. Она удаляет 96,8% механических примесей и снижает выброс агрессивных газов на 65%, а озонатор обеспечивает полное обеззараживание.

Преимущества новой системы: высокая эффективность очистки, устойчивость к пиковым концентрациям вредных веществ, снижение эксплуатационных расходов и отказ от дублирующих систем, возможность использования на удаленных участках.

Технология призвана улучшить качество воздуха и продлевать срок службы коммуникаций.

Создан ИИ-подход, ускоряющий моделирование трещин в металлах.

Ученые «Сколтеха» разработали основанный на базе ИИ подход, который упрощает и ускоряет моделирование формирования трещин внутри металлов и сплавов на уровне отдельных атомарных связей и на более крупных масштабах.

Метод открывает новые возможности для моделирования трения, разрушения и других процессов, где нужно одновременно видеть и атомный механизм, и общую картину. Он также может быть использован и для обратной инженерии - подбора атомарной структуры для получения нужных свойств материалов на макроуровне.

Разработан гибридный подход, в котором материал делится на две зоны. Там, где происходят определяющие процессы, например, в зоне контакта частиц или острия растущей трещины, сохраняется атомарное описание. Все остальное пространство заполняется так называемыми квазиатомами - укрупненными частицами, которые могут быть в сотни и даже тысячи раз больше настоящих атомов.

Квазиатомы ведут себя как единое целое и подчиняются тем же законам молекулярной динамики, как и их полноценные виртуальные аналоги, однако при этом их использование позволяет существенно упростить вычисления. Для этого ученые создали особый алгоритм ИИ, который автоматически настраивает взаимодействие квазиатомов так, чтобы упругие свойства гибридной модели в точности повторяли эталонные параметры, полученные из полноатомного моделирования.

Школьник создал робота для уборки дворов.

Выпускник Детского технопарка «Альтаир» Российского технологического университета (РТУ МИРЭА), старшеклассник Егор Семенихин разработал и собрал беспилотную многоцелевую роботизированную колесную платформу, способную расчищать узкие проходы между домами, где крупногабаритная техника бессильна.

Проект победил в конкурсе «Золотая дюжина» и в международном молодежном форуме «Инженеры будущего».

Однажды юный гений увидел, как дворник вручную расчищает снег в узком проходе между домами. Так он решил создать машину, которая сочетала бы маневренность малого транспорта и функциональность большого.

Финальная сборка и испытания подтвердили высокую маневренность платформы.

В дальнейшем изобретатель планирует добавить к роботу навесное оборудование для разных сезонов - щетки, оросители, а также вывести управление на полную автоматизацию.

Российские ученые получили патент на цифровую модель тепловой сети.

В Центре искусственного интеллекта Новосибирского государственного университета разработали цифровой объект, на котором можно тестировать различные алгоритмы расчета и управления без риска для реальных объектов. «Цифровой двойник» не привязан к конкретному городу, но учитывает ключевые параметры реальных сетей.

«Цифровой двойник» теплосети воспроизводит работу реальной инфраструктуры, позволяет проверять алгоритмы расчета и управления без риска для действующих систем, позволит ученым изучать процессы, которые в реальных условиях сложно или дорого исследовать.

На основе модели формируют данные о работе теплосети в разных сценариях - от изменения погоды до возникновения аварий. Полученные сведения будут применены для обучения нейросетей.

После получения патента исследователи планируют развивать цифровых двойников для конкретных тепловых сетей.

Российские ученые повысили надежность материалов для строительной 3D-печати.

Ученые НИУ МГСУ разработали модификатор для цементных смесей, который предотвращает появление трещин и обеспечивает контролируемую усадку бетона при 3D-печати. Новая технология делает конструкции более надежными и монолитными, а также ускоряет и упрощает процесс строительства.

Ключевые преимущества: снижение риска растрескивания, сохранение или увеличение скорости строительства, совместимость с существующими роботизированными комплексами - перенастройка оборудования не требуется, полностью отечественная сырьевая база.

Увеличение скорости строительства стало возможным благодаря тому, что модификатор цементных смесей обеспечивает целостность материала на всех этапах печати и набора прочности, а также предотвращает появление трещин, что снижает необходимость в доработках и ремонте конструкций.

Материалы подходят для печати как малых архитектурных форм, так и несущих конструкций зданий. Линейка смесей уже запущена в промышленное производство и доступна всем участникам рынка.

В Сколково создан «Цифровой управленец» для строительства.

ГК «ВестЛинк», участник Сколково (Группа ВЭБ.РФ), российский разработчик цифровых решений для управления бизнесом, представила флагманскую платформу «Цифровой управленец Linkage».

В настоящее время многие цифровые системы по-прежнему фиксируют отклонения постфактум, не позволяя оперативно влиять на ситуацию. Это приводит к кассовым разрывам, срывам сроков и перегрузке команд, тормозящих реализацию масштабных строительных программ.

Новая платформа позволяет управлять динамикой строительства на базе предиктивной и прескриптивной аналитики и искусственного интеллекта.

Решение обеспечивает круглосуточный мониторинг ключевых показателей объектов, прогнозирование рисков, формирует сценарии выхода на целевые параметры по срокам и бюджету. Цель «пилота» - обеспечить соответствие показателей проектов плановым значениям не менее чем на 85% и своевременное исполнение 90% реперных задач.

Для развития экосистемы «Цифровой управленец «Linkage» в компании детально изучают отраслевую специфику, погружаются в процессы заказчика и проектируют систему на основе реальных данных. Это дает возможность формировать управленческую модель, способную прогнозировать риски и поддерживать достижение целевых показателей.

Создана российская нейросеть для планировки квартиры.

Резиденты Студенческого бизнес-инкубатора Томского госуниверситета систем управления и радиоэлектроники (СБИ ТУСУРа) готовятся к полноценному запуску своего революционного ИИ-сервиса ARCPLAN, который изменит подход к созданию планировок и визуализаций домов и квартир.

Проект ARCPLAN - это веб-сервис, работающий на основе ИИ.

ARCPLAN способен создавать и редактировать детальные 2D-планировки любой сложности, автоматически генерировать на их основе реалистичные 3D-аксонометрии с настраиваемой мебелью, а также позволяет увидеть будущий интерьер еще до начала ремонта.

Команда ТУСУРа в настоящее время работает над новыми функциями, которые будут полезны ремонтным и строительным фирмам: уже есть договоренность с дизайнерскими компаниями о создании CAD-конструктора в веб-формате для работы над планировочными решениями и их визуализацией.

Если раньше визуализатор тратил 7-8 часов на создание одного кадра, то сейчас за одну минуту дизайнер может получить эту картинку с помощью нового сервиса.

На данный момент аналогов ИИ-сервиса ARCPLAN на отечественном рынке нет.

Создан отечественный робот для проверки труб.

Его разработали в Санкт-Петербургском политехническом университете.

Робототехнический комплекс для диагностики магистральных трубопроводов с помощью встроенных датчиков позволяет проводить быструю первичную диагностику трубопровода непосредственно во время строительства.

Робот способен перемещаться на расстояния до 60 км внутри труб диаметром до 1,4 м, может преодолевать уклоны до 30 градусов и работать при температуре до -40 °C.

Робот будет готов к внедрению в 2027 году.

В мире

Создана уникальная технология 4D-печати

Группа южнокорейских ученых разработала первую в мире технологию 4D-печати, которая превращает промышленные отходы нефтепереработки в виде серы в перспективные материалы.

Новый подход позволяет перерабатывать сырье в полимеры с высоким содержанием серы - PSNs (poly(phenylene polysulfide)), обладающие уникальными свойствами памяти формы и реакцией на внешнее воздействие в виде тепла, света или электромагнитных полей.

Отличия 4D-печати от обычной 3D-печати:

- добавлен фактор изменчивости или времени: напечатанные структуры способны автономно изменять форму и двигаться под воздействием внешних факторов без использования двигателей и источников питания;

- тепло и свет деформируют структуру или конечности роботов в соответствии с заданной памятью формы;

- добавление в серу около 20% магнитного порошка позволяет телам роботов управляемо перемещаться в магнитных полях;

- свойства полимера из серы позволяют простым образом сваривать отдельные детали роботов инфракрасным лазером, не оставляя швов и простой плавкой превращая соединения в цельную структуру.

Но главное преимущество технологии - полная повторная и даже потенциально бесконечная утилизация сырья в замкнутом цикле производства. После использования роботов можно полностью расплавить и повторно использовать как сырье для печати без потери свойств или объема материала.

Разработана уникальная технология подводной 3D-печати бетона.

Инженеры из университета Вуллонгонга (Австралия) совместно с компанией LUYTEN 3D создали однокомпонентную бетонную смесь, способную затвердевать под водой исключительно благодаря особенностям состава. Это позволяет формировать устойчивые конструкции даже в сложных условиях, где традиционные методы оказываются неэффективными.

В отличие от привычных технологий, новая смесь не размывается водой и сохраняет целостность на протяжении всего процесса печати. Это открывает возможности для строительства объектов в прибрежных зонах, на дне водоемов и в других труднодоступных местах.

Владислав Крупен

Фото: https://t.me/wonderdom_3D

Этот материал опубликован в апрельском номере Отраслевого журнала «Строительство». Весь журнал вы можете прочитать или скачать по ссылке: