Российские разработки способны изменить строительную отрасль

Новый месяц принес строительной отрасли новые разработки, устройства и технологии, которые обязательно найдут свое применение.

Создан материал, превосходящий алюминий.

Ученые Научного центра мирового уровня «Передовые цифровые технологии» Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого (СПбПУ) создали новый композиционный материал, который по прочности превосходит многие алюминиевые сплавы.

За основу взяли волокнисто-металлические ламинаты — популярный класс композитов, который состоит из последовательно чередующихся слоев стекло- или углепластика и металла, например, алюминия. Такое сочетание придает материалу уникальный набор свойств: его плотность ниже, чем у алюминия, ударная прочность выше, чем у традиционных композитов, а усталостная прочность больше, чем у алюминиевых сплавов.

Особенность нового материала заключается в том, что при росте трещины или ударе большое количество энергии рассеивается на границе между полимером и металлом, что приводит к повышению свойств композита. Но все это работает только при условии высокой прочности соединений (адгезии) между слоями. Именно это условие и стало решающим в работе ученых. Они улучшили сцепление поверхностей разных слоев материала за счет использования недорогого и удобного в работе наноматериала — фуллереновой сажи — дешевого и доступного наноматериала, получаемого при сжигании графита в инертном газе, поэтому разработку можно легко масштабировать для внедрения в промышленность.

В Пермском Политехе предложили упрочнить сталь с помощью азота и деформаций.

Ученые разработали способ комплексной обработки, которая сочетает холодную деформацию и последующее насыщение материала азотом. Такая технология позволяет быстро повысить уровень прочности и твердости поверхности стали и ее сердцевины. Они детально изучили влияние деформации радиальной ковкой и последующего азотирования на структуру и свойства стали 08Х18Н10Т-Ш. Ранее такие комплексные работы не проводились.

Такое сочетание технологий увеличивает проникновение азота в структуру металла, тем самым повышая характеристики поверхности. Увеличивается прочность, стойкость к коррозии и сопротивляемость к образованию микротрещин. Насыщение сплава азотом происходит в вакуумной камере, куда подается газ. Между изделием и стенками камеры возникает тлеющий заряд и образуется среда с заряженными ионами, молекулами и атомами. Это формирует на поверхности стали упрочняющий азотированный слой.

На итоговый результат особенно влияют степень деформации заготовки, состав газа, температура и длительность процесса азотирования. С помощью радиальной ковки ученые воздействовали на образцы и далее проводили с ними эксперименты азотирования при разной температуре и времени.

Исследования показали, что степень деформации при холодной радиальной ковке стали влияет на толщину азотированного слоя и характер изменения его твердости. На заготовках, азотированных при температуре 460-520°С, с увеличением степени деформации толщина упрочненного слоя возрастает. Так, у стали, кованной на 40%, толщина слоя больше в 2 раза, а на 90% — более чем в 3 по сравнению с недеформированным образцом. Повышение температуры до 570°С не так эффективно, скорость проникновения азота в материал снижается.

Такой способ комплексной обработки позволит изготавливать промышленные детали из хромоникелевых сплавов с высоким уровнем прочности и надежности.

Российские разработчики испытали самоочищающееся дорожное покрытие.

Команда российских разработчиков провела тестовое испытание технологии самоочищающегося дорожного покрытия «Мостовая 2.0», которое уже успешно продержалось две зимы без изменений.

На частном объекте проведено тестовое испытание дорожного покрытия, которое по удобству для транспорта не отличается от асфальта. Преимущество покрытия в том, что у него больше функциональность, простота укладки и ремонта, работы проводятся быстрее и не требуется битум и разогрев укладки. Также покрытие не оставляет углеродных следов, на нем не образуются трещины и ямы, а дорога всегда сухая и чистая.

Особенность технологии состоит в том, что при ее помощи создаются пористые, водоустойчивые и влагопроницаемые изделия.

Разработан отечественный «цифровой двойник» рабочих на производстве.

Систему сбора данных о работе сотрудников производства создали специалисты Национального исследовательского университета ИТМО. Система поможет предотвращать травмы рабочих и поломку техники.

Легкие датчики на одежде рабочих и софт на основе нейросети передают данные в центр обработки информации, и создается цифровой профиль объекта.

С помощью таких «цифровых двойников» в режиме реального времени можно проконтролировать работу и уровень безопасности сотрудников, сократить простой оборудования, ускорить выполнения задач.

Так, если на стройке человек зашел в потенциально опасную зону, например, под кран, руководству и самому рабочему через встроенный в каску датчик-приемник приходит тревожное уведомление. Это позволяет избежать несчастных случаев, травм, а также остановки производства и убытка в миллионы рублей.

Система поддержки решений на основе ИИ ведет автоматический учет рабочего времени и анализирует состояние атмосферы. Датчики универсальны и легко крепятся как на рабочую одежду или каску, так и на оборудование.

Студент Московского Политеха представил BIM-решение для эксплуатации зданий.

Студент второго курса факультета информационных технологий Московского политехнического университета представил проект Inwors — программное обеспечение для создания строительных сооружений на этапе эксплуатации с использованием BIM-технологий. Благодаря разработке, должна произойти революция в процессе эксплуатации зданий.

В то время как BIM-модели уже активно применяются на этапах проектирования и строительства, их использование на этапе эксплуатации находится лишь в зачаточном состоянии. Inwors призвано заполнить этот пробел, предоставляя эффективные инструменты для управления и мониторинга состояния строительных объектов.

Проект Inwors был представлен Президенту России, мэру Москвы и Министерству строительства и ЖКХ РФ. Кроме того, Inwors является частью комплексной системы управления техническим обслуживанием (КСУТО).

Ученые выяснили, как быстро и дешево контролировать качество грунта под фундаментом.

Во время строительных работ важно контролировать качество грунтовых конструкций — насыпей, подушек, оснований под фундаменты и полы, особенно тех, что работают под нагрузкой. Недостаточное уплотнение может привести к изменению расчетной схемы зданий и сооружений, а в будущем — к их разрушению.

Ученые Пермского Политеха протестировали экспресс-метод и опытным путем выяснили, что для определения качества грунтовой подушки в качестве критерия можно использовать динамический модуль упругости. Этот показатель определяется путем оценки степени уплотнения основания с помощью специального прибора — плотномера. Новый метод отличается быстротой вычислений и такой же точностью результатов, как и при лабораторных исследованиях, но на практике почти не применяется, потому что не описан в нормативных документах.

Во время устройства песчаной подушки сначала проводили послойный контроль с помощью уже известных и «стандартизированных» показателей — по коэффициенту уплотнения и по модулю деформации на отобранных образцах грунта.

Затем ученые фиксировали новый показатель, динамический модуль упругости, с помощью плотномера. Его принцип работы основан на падении груза массой 10 кг с высоты 70 см на нагрузочную плиту диаметром 30 см. Показатель отображает, какие деформации получает грунт от нагрузок, по нему строители решают, нужно ли уплотнять грунт сильнее, чтобы обеспечить безопасность постройки.

Определение коэффициента уплотнения и модуля деформации занимает от 1 до 1,5 дней, потому что образцы грунта собирают и отправляют в лабораторию на изучение и анализ. Теперь их можно рассчитать на месте строительства, используя данные нового критерия.

Определение динамического модуля упругости позволяет точно и оперативно контролировать качество создания песчаной подушки прямо на площадке, не задерживая строительные работы из-за ожидания результатов лабораторных образцов.

Ученые Пермского Политеха разрабатывают интеллектуальную систему контроля проволочного аддитивного производства.

С ее помощью можно автоматизировать производственный процесс и определение дефектов, сократить время проверки печати и достичь более высоких стандартов качества.

Система состоит из двух частей: в аппаратную входят камера и датчики, а в программную — нейронная сеть. Использование комплекса позволит в автоматическом режиме контролировать прирост слоя и получаемую геометрию изделия, определять дефекты сварочных швов и информировать о них оператора.

Система установлена на роботе-манипуляторе рядом со сварочной горелкой. Первоначально робот выполняет наплавку слоя, следуя заданной траектории. Затем он смещается так, чтобы снова пройти эту траекторию, но уже датчиками. Если сделано плохо, то процесс останавливается и оператор получает уведомление. На экране управления отображается, на каком участке траектории произошла ошибка. Оператор может навести на него и посмотреть подробную информацию: система покажет фотографии — одну простую, вторую обработанную нейросетью, на которой будет цветами отмечены дефекты. Таким образом, можно оставлять робота, пока он не подаст звуковой сигнал о проблеме.

Разработка может учиться на огромном количестве данных и очень точно находить ошибки в сварных швах. Ее можно настроить так, чтобы она отвечала специфическим требованиям производства. Например, если нужно работать с новым типом металла, можно добавить параметры, которые помогут системе лучше распознавать дефекты именно для этого металла.

В будущем разработка ученых Пермского Политеха позволит автоматизировать процесс «выращивания» металлических заготовок. Результатом станет прототип устройства, который может определять дефекты и следить за высотой наплавленного слоя, чтобы контролировать геометрию выращиваемого изделия.

Определить возраст деревьев бесконтактно и без спилов позволит питерское изобретение.

Молодые ученые Санкт-Петербургского государственного университета аэрокосмического приборостроения (ГУАП) разработали устройство, которое позволит за 10 секунд определять возраст и заболевания деревьев без спила. Прибор точнее и дешевле существующих аналогов.

Новый прибор может применяться как в городе для сохранения озеленения, так и в заповедниках, где очень много редких и ценных деревьев.

Прибор состоит из двух частей — программной и аппаратной. Сначала лазерные лучи направляются на ствол дерева, чтобы сфотографировать нужный участок. Затем данные обрабатываются с помощью Python и производится расчет. Полученные результаты позволяют проанализировать состояние и развитие дерева согласно его возрасту.

В будущем ученые планируют полностью автоматизировать процесс обработки и анализа фотографий с помощью обучения нейросети дендрологии.

Представлены мобильные роботы для тушения пожаров.

Новейшие мобильные роботизированные установки для пожаротушения представила компания «Специальное Koнcтpyктopcкo-Texнoлoгичecкoe Бюро Прикладной Робототехники».

Робот предназначен для тушения пожаров любого класса опасности на объектах c высокой степенью сложности. Отличительные особенности роботов: возможность подачи огнетушащего вещества на расстояние до 60 м, дистанционная работа по радиоканалу на расстоянии до 1 км, оснащение телекамерами, тепловизором, a также приборами химической и радиационной разведки, передача информации в режиме онлайн.

Предприятие способно выпускать до 50 таких устройств в год.

Эвелина Ларсон

Фото: zelengarden.ru, ДГППП

Этот материал опубликован в майском номере Отраслевого журнала «Строительство». Весь журнал вы можете прочитать или скачать по ссылке: https://www.ancb.ru/files/pdf/pc/Otraslevoy_zhurnal_Stroitelstvo_-_2024_god_05_2024_pc.pdf