Un nou studiu realizat de cercetătorii de la MIT propune o schimbare fundamentală în modul în care pot fi construite clădirile, utilizarea unor unități modulare 3D, asamblate robotic, care ar putea reduce semnificativ amprenta de carbon și crește eficiența execuției.

Conceptul se bazează pe voxeli, adică blocuri structurale modulare care se îmbină între ele pentru a forma structuri complexe, cu rezistență ridicată.

Tehnologia nu este complet nouă, fiind inspirată din domenii precum industria aerospațială, unde structurile tip rețea sunt utilizate pentru a obține rezistență maximă cu consum minim de material.

Ideea cercetătorilor MIT este simplă, dacă aceste principii funcționează pentru avioane sau turbine eoliene, de ce nu ar fi aplicate și în construcții?

Rezultatul este un sistem de blocuri modulare cu geometrie optimizată, care se auto-aliniază și se îmbină fără a necesita sisteme complexe de prindere, accelerând procesul de construcție.

Asamblare robotică direct pe șantier

Pentru a pune în practică acest concept, echipa a dezvoltat un sistem de roboți modulari denumiți MILAbots, care pot construi structuri direct pe șantier.

Acești roboți se deplasează pe structura în construcție, poziționează blocurile (voxeli), le fixează prin mecanisme de tip „snap-fit” și pot lucra în paralel, crescând viteza de execuție.

Un avantaj important este caracterul distribuit al sistemului, mai mulți roboți pot lucra simultan, ceea ce permite scalarea rapidă a procesului.

Reduceri semnificative ale amprentei de carbon

Unul dintre cele mai importante rezultate ale studiului este impactul asupra sustenabilității. Comparativ cu metodele tradiționale, sistemul propus ar putea reduce amprenta de carbon încorporată (embodied carbon) cu până la 82% față de imprimarea 3D cu beton, valori semnificativ mai mici și față de betonul prefabricat sau structurile din oțel.

Materialul folosit pentru voxeli joacă însă un rol esențial, variantele din oțel și lemn oferă cele mai bune rezultate, iar variantele din plastic sunt mai puțin eficiente din punct de vedere al sustenabilității

Dincolo de impactul asupra mediului, sistemul vine și cu beneficii operaționale. Estimările arată că timpul de execuție pentru o clădire simplă poate scădea de la 155 ore (metode clasice) la aproximativ 99 ore, iar costurile pot deveni competitive, mai ales în scenarii cu automatizare extinsă. Deși un singur robot este mai lent decât metodele tradiționale, utilizarea simultană a mai multor unități schimbă radical eficiența sistemului.

Flexibilitate și construcții adaptabile

Un avantaj major al sistemului este modularitatea. Structurile construite din voxeli, pot fi extinse ușor (de exemplu, adăugarea unei camere), pot fi demontate și reconfigurate și permit reutilizarea materialelor,. Această abordare deschide direcții interesante pentru construcții adaptabile și economie circulară.

Deși rezultatele sunt promițătoare, tehnologia este încă în fază de testare. Aspecte care trebuie validate înainte de implementare la scară largă, durabilitatea pe termen lung, comportamentul la foc, rezistența la încărcări laterale, scalarea sistemului pentru proiecte reale.

Următoarea etapă a cercetării include testarea la scară mai mare, inclusiv într-un proiect de oraș sustenabil planificat în Bhutan.