10 fantastiske konstruktionsteknologier, der kunne ændre verden

Virkningerne af mennesker på Jorden bliver dybere hver dag. Vores energiforbrug er højere end nogensinde, og det bliver kun værre. Befolkningen vokser også, som lægger en dramatisk belastning på grundlæggende ressourcer som rum, vand og mad. Endelig ændres miljøet hurtigt, hvilket har ført til ekstremt vejr, der har haft en enorm effekt på byer rundt om i verden.

For at løse nogle af disse problemer bliver der foretaget innovative ændringer i gamle konstruktionsteknologier for at gøre fremtiden smuk, ren og (vigtigst) levende.

10 bambus byer

De fleste mennesker i Vesten tænker på bambus som et dekorativt materiale. Men det er faktisk en utrolig konstruktion ressource. Bambus vokser hurtigt, stærkere end stål og mere elastisk end cement. Derfor vil Penda, en arkitekturstudio i Beijing, Kina, bruge bambus som hovedressource til at bygge en hel by.

Byen ville være bæredygtig, miljøvenlig og billig. Bygningerne ville blive bygget ved at sætte bambus stænger sammen for at lave en X-joint og derefter binde dem sammen med reb. Ved hjælp af denne teknik mener Penda, at de kunne bygge en by, der ville rumme 200.000 mennesker inden 2023.

Når en struktur er afsluttet, kan tilføjelser nemt installeres både vandret og lodret. Også et værelse eller endda en hel struktur kan demonteres uden stor indsats, og da det kun er bambusstænger og reb, kan det genbruges.

9 Diamond Nanothreads

Så vidt vi ved, er diamanter de hårdeste mineraler, der forekommer naturligt på jorden. I den rigtige form gør denne styrke diamanter til et fremragende byggemateriale.

På Penn State University har forskere skabt innovative diamant nanotråde, der er 20.000 gange tyndere end en streng af menneskehår. Alligevel betragtes diamant nanotråder som det stærkeste materiale på jorden (og muligvis i universet). Udover at være tynd og stærk, er de utrolig lette.

Forskerne var i stand til at skabe disse strenge af ultratynde diamanter ved at anvende vekslende cykluser af tryk til isolerede benzenmolekyler, der var i flydende tilstand. Dette skabte ringe af carbonatomer, der kom sammen i en ordnet kæde.

Disse nanotråde må ikke bruges i hverdagens konstruktion, men de kan bruges i ambitiøse projekter, såsom kablet til en rumløft, som kan føre til billigere rumturisme.

8 Airgel isolering

Airgel er ikke et nyt materiale. Faktisk blev det undersøgt i 1920'erne med resultater om materialet, der blev offentliggjort i 1932. Det er skabt ved at fjerne væske fra gel og erstatte væsken med gas. Ved at gøre dette bliver stoffet ultraletvægt, fordi det er 90 procent luft. Når det laves i et tæppe, er det godt til isolering. Airgel har været brugt til at isolere rør i industriområder, og det blev endda brugt på Mars rover.

Et selskab, der ønsker at bruge airgel teknologi til hjemmeisolering, er Aspen Aerogels. De skabte et produkt kaldet Spaceloft tæpper, der er lette at arbejde med, fordi de er så lette og tynde. På trods af deres lette vægt har tæpperne to til fire gange isolationsværdien pr. Tommer sammenlignet med traditionel isolering af glasfiber eller skum.

Spaceloft tæpper tillader også vanddamp at passere gennem dem, og måske mest imponerende, de er brandhæmmende. Selvom huse indpakket i airgel tæpper ikke vil være brandsikre som husene i Fahrenheit 451, ville denne type isolering helt sikkert reducere antallet af boligbrande.

Problemet er, at airgel er meget dyrere end traditionel isolering, selv om det vil spare penge på energiregninger i det lange løb. Også ikke alle huse kan nemt eftermonteres med materialet. Tæpperne fungerer bedst i ældre hjem eller med nye hjem, der er specielt designet til at blive isoleret med airgel.

7 vejprinter

https://www.youtube.com/watch?v=ifdA0kxP7lM

Det tager lang tid at bane vejen. I gennemsnit kan en arbejdstager bane 100 kvadratmeter pr. Dag på traditionel vis. Forsøg på at forkorte denne proces er vejprintere som Tiger Stone-belægningsmaskinen, som kan "udskrive" 300 kvadratmeter brosten på en dag.

En anden er RPS RoadPrinter, som kan gøre 500 kvadratmeter (5.300 ft) om dagen. En til tre operatører fodrer løs mursten ind i maskinen. Derefter sorterer skubberen murstenene ind i et mønster som et tæppe. På det tidspunkt overtager tyngdekraften, og maskinen lægger ned murstenen. Derefter trykker en steamroller murstenene på plads.

Printere er elektrisk drevne og har ikke mange bevægelige dele, hvilket gør dem nemme at bruge og vedligeholde. Også de gør ikke meget støj, især i forhold til traditionelle metoder til belægning af veje.

Selvfølgelig er den største forskel mellem de fleste veje og de maskintrykte dem, at maskinerne lægger mursten i stedet for asfalt. Murveje er dog også bedre end asfalt, fordi de filtrerer vand, udvider, når de fryses og holder længere.

6 Cableless Multidirectional Elevators

Et stort problem med enorme infrastrukturer er, hvordan man effektivt kan komme rundt i dem. Mennesker kan kun gå så hurtigt og hidtil. Også hver elevatoraksel har kun en elevatorbil. Hvis du nogensinde har brug for en elevator i en stor bygning, ved du, at det ofte kan tage lang tid at få en bil.

Det tyske elevatorfirma ThyssenKrupp søger at afhjælpe disse problemer. I stedet for at bruge kabler ville deres foreslåede elevator anvende magnetisk levitateknologi. Dette ville gøre det muligt for deres biler at rejse både lodret og vandret. Det ville også tillade mere end en bil pr. Aksel, hvilket ville reducere ventetiderne. Så der ville være mindre behov for flere elevator døre.

Endelig vil de magnetiske elevatorer bruge meget mindre energi, hvilket gør dem bedre for miljøet. I 2016 planlægger ThyssenKrupp at teste det nye elevatorsystem i en bygning på deres forskningskampus.

5 Solar Paint

En af de største klager om solpaneler er, at de er store, klumpede øjne, der ikke er stærke nok. For at ændre det, producerer et par forskere solceller, der er så små og fleksible, at de kan males på overflader. Faktisk har et team af forskere ved universitetet i Alberta oprettet en spray-on solcelle med nanopartikler af zink og fosfor.

Hvis alle husejere malet sit tag med denne type solmaling, kunne det generere mere end nok energi til huset og reducere vores afhængighed af fossile brændstoffer. Ingen eftermontering ville være nødvendig, hvilket ville minimere byggearbejdet. Solmaling er også meget billigere at producere end traditionelle solpaneler. De solceller, der anvendes i malingen, er ikke effektive endnu, men forskerne arbejder på at løse problemet.

4 lodrette byer

Ifølge fremskrivninger fra De Forenede Nationer vil der være over 9,6 milliarder mennesker på Jorden inden 2050. Det er 2,3 milliarder mennesker mere end vi har i dag. Det anslås også, at 75 procent af verdens befolkning vil bo i byer, der forener vores problemer med den manglende plads i vores byer.

En måde at overvinde problemet på er at konstruere lodrette byer. Der er allerede et par foreslåede vertikale byer, der skal bygges i Sahara, De Forenede Arabiske Emirater (UAE) og Kina.

Disse lodrette byer ville være kæmpe bygninger, der ville give boliger, arbejdspladser og shopping. For eksempel skal det italienske firma Luca Curci Architects bygge en bygning i UAE, der har 189 niveauer. Det vil rumme 25.000 mennesker sammen med butikker og virksomheder. Da folk ikke behøver at forlade bygningen, ville dette løse rumproblemet og reducere beboernes CO2-fodspor.

Megastrukturerne ville være selvbærende og grønne. Da de er så store, kan solpaneler placeres gennem bygningerne. De ville også bruge geotermisk energi og have regnvandssamling.

3 Smart Beton

https://www.youtube.com/watch?v=-iJP7DFt6AU

Når et område begynder at oversvømme, er der ikke nok plads til, at vandet dræner. Dette bliver værre i byområder, fordi der er mindre jord til at absorbere vandet. For at reducere oversvømmelser har det britiske selskab Tarmac oprettet et asfaltprodukt, der hedder Topmix Permeable.

De fleste beton gør det muligt for vand at opsuge i jorden, men kun omkring 300 millimeter (1 ft) vand kommer igennem i timen. Topmix kan tillade 36.000 millimeter vand pr. Time, hvilket er ca. 3.300 liter (880 gal) pr. Minut.

I stedet for at bruge sand som de fleste beton, gør Topmix sit produkt med stykker knust granit, der er pakket sammen. Vand dræner gennem disse granitstykker, hvor det kan absorberes i jorden, føres til et kloaksystem eller opsamles i en vandreserve. Udover at reducere risikoen for oversvømmelser holder Topmix gaderne tørre, hvilket gør dem mere sikre. Vandet kan også ledes til et reservoir til genanvendelse på en række måder.

Problemet med permeabel beton er, at den kun kan bruges i områder, hvor det ikke bliver for koldt. Koldt vejr ville gøre betonen udvidet, hvilket ville ødelægge det. Det er også meget dyrere at installere end traditionel beton, men byer kan spare penge på lang sigt, hvis produktet reducerer oversvømmelser.

2 smarte mursten

Bare ved at se på de Smarte Teglsten, der er udviklet af Kite Bricks, kan du se, at de blev inspireret af Lego. Disse byggesten har knapper på toppen, og de forbinder præcis som Lego-stykker gør. Smart mursten holdes på plads ved hjælp af rebar, med stykker af forskellige former lagdelt i designet.

I stedet for at bruge cement holdes murstenene sammen med et stærkt, dobbeltsidet klæbemiddel. På indersiden af ​​bygningen kan udskiftelige paneler med mønstre fastgøres til mursten. Disse paneler ville fjerne behovet for gipsvæg og maleri. Der er også stykker til at bygge gulve og lofter. Blokcentrene er tomme, hvilket giver plads til isolering, rørledninger og elektriske ledninger.

Stenene vil føre til bedre termisk energi kontrol, større alsidighed i byggeri og lavere byggekostnader på omkring 50 procent.

1 Robot Swarm Construction

For at udvikle innovative metoder i byggevirksomheden vendte Harvard forskere til naturen for inspiration, specifikt termitter. Termitter kan bygge store strukturer, selv om de ikke har noget centralt tilsyn. For at gøre dette medfører termitter et snavs til den første byggeplads. Hvis dette sted tages, flytter de simpelthen til det næste sted.

TERMES-projektet anvender den samme idé om sværmkonstruktion, men de bruger små robotter. Disse enkle, billige droner bygger strukturer ved at følge et indledende design og sætte en blok i det næste ledige rum, indtil strukturen er færdig. Det betyder, at sværmen har brug for lidt indgriben fra mennesker efter det oprindelige design.

Sværmerne ville være ideelle til bygning af strukturer på farlige steder, som dem i rummet eller under vandet. De kunne også gøre menigt arbejde, der ville være spild af menneskelig tid. Da de er selvstyrede, kan de bygge strukturer mere effektivt og effektivt end mennesker.