Американската Агенция за перспективни изследователски проекти в областта на отбраната – DARPA – прави нова стъпка към автоматизирането на подводното строителство. Агенцията разработва технологии за система, която в бъдеще да може да 3D принтира бетонни конструкции директно под вода, използвайки дънни седименти и морска вода като основни местни суровини.

Новата инициатива носи името Hoboken и е насочена към разработването и демонстрирането на ключови подсистеми за интегрирана технология за подводен 3D печат с бетон.

Основната идея е значителна част от материала да не бъде транспортирана от сушата, а да бъде добивана in situ – непосредствено от морското дъно.

Според официалните изисквания на DARPA системата трябва да работи с пясъчни и глинести дънни седименти, морска вода и минимално количество свързващо вещество.

От морското дъно директно към 3D принтера

Традиционното подводно бетониране позволява изграждането на големи и дълготрайни морски съоръжения, но често изисква сложна логистика, специализирана механизация, кофражни системи и транспортиране на значителни количества материали.

DARPA иска да промени този модел чрез т.нар. harvest-to-print система – условно „от добива до печата“.

При нея бъдещата роботизирана платформа трябва да може последователно да:

1. добива седименти от морското дъно;
2. обработва и подготвя материала;
3. определя необходимия състав на сместа;
4. добавя свързващо вещество и морска вода;
5. транспортира сместа до печатащата глава;
6. екструдира материала слой по слой;
7. контролира качеството в реално време.

Крайната цел е тези процеси постепенно да бъдат обединени в една автономна подводна строителна система.

3D принтерът трябва да работи на дълбочина до 100 метра

Едно от направленията на програмата предвижда създаването на напълно потопяем 3D принтер за бетон.

Първоначалната система трябва да бъде способна да работи в крайбрежни условия на дълбочини над 5 метра и до приблизително 100 метра.

На този етап е допустимо част от материалите да се подават от повърхността чрез маркучи и кабели или принтерът да разполага с ограничени бордови запаси.

По-дългосрочната цел обаче е системата да стане изцяло подводна и да извършва целия процес – от добива на седиментите до отпечатването – с минимална поддръжка от повърхността.

При демонстрациите принтерът трябва да може да създава самоносещи конструкции като:

• арки;
• стени;
• плочи;
• пилотни или колонни елементи.

DARPA разглежда разработваната технология като основа за бъдеща автономна система за работа и на по-големи дълбочини.

Изкуствен интелект ще определя състава на бетоновата смес

Една от най-интересните части на Hoboken е използването на изкуствен интелект и машинно обучение за проектиране на състава на материала.

Седиментите на морското дъно не са еднакви. На едно място може да преобладава пясък, а на друго – много фин глинест материал. Различават се водопоглъщането, гранулометричният състав и физико-химичните характеристики.

Затова не може да се използва една универсална рецептура.

Програмата предвижда създаване на база данни, която да съдържа:

• физични и химични характеристики на седиментите;
• съдържание на свързващото вещество;
• водо-свързващо отношение;
• използвани добавки;
• технология на смесване;
• обработваемост и екструдиране;
• способност на отпечатаните слоеве да запазват формата си;
• сцепление между слоевете;
• якост на натиск;
• якост при огъване;
• време за свързване;
• дълготрайност в морска среда.

На тази база трябва да бъде разработен AI инструмент, който да прогнозира характеристиките на материала и да препоръчва оптимизиран състав според конкретния седимент и изискванията към конструкцията.

В перспектива тази система може да стане част от затворен контур за автоматично управление, при който роботът коригира сместа още по време на строителството.

Под 20% свързващо вещество

Особено важна е целта за намаляване на количеството транспортиран свързващ материал.

DARPA посочва, че вече е доказана техническа възможност за създаване на печатаеми смеси от влажни седименти от морското дъно и солена вода с под 20% свързващо вещество.

Това е резултат от предходната програма Trenton, в рамките на която са били отпечатани под вода самоносещи арки.

Следователно новата инициатива Hoboken не започва от нулата. Тя трябва да превърне доказаната материална концепция в по-мащабна строителна технология с добив, транспортиране, смесване, контрол и роботизиран печат.

Cornell University вече демонстрира подводен печат

Един от екипите, които работят върху технологията, е в Cornell University.

През май 2025 г. университетският екип получава едногодишно финансиране от 1,4 млн. долара за разработването на бетонна смес, която може да бъде екструдирана и да запази формата си под вода.

Изследователите определят като едно от големите предизвикателства т.нар. washout – измиването или отмиването на фините циментови частици при контакта на прясната смес с водата.

При добавянето на противоотмиващи добавки обаче възниква друг проблем – сместа може да стане прекалено вискозна и трудна за изпомпване.

Следователно материалът трябва едновременно:

• да може да се изпомпва;
• да се екструдира през дюзата;
• да запазва геометрията си;
• да не се размива във водата;
• да осигурява добро сцепление между отделните отпечатани слоеве.

Cornell съобщи през януари 2026 г., че екипът вече е постигнал подводно 3D принтиране със смес, съдържаща голям дял седименти от морското дъно.

Камерите не са достатъчни под вода

Подводната среда създава и сериозен проблем за автоматизирания контрол.

При движение на роботи или оборудване фините седименти могат да се вдигнат от дъното и да предизвикат силна мътност на водата, при която оптичните камери практически губят видимост.

Затова роботизираните системи ще имат нужда от различни сензори за наблюдение на процеса и за корекции на траекторията на печатащата глава в реално време.

Това е особено важно при адитивното строителство – ако материалът не бъде положен на точното място, геометричната грешка може да се натрупва с всеки следващ слой и да компрометира конструкцията.

Какво може да изгражда технологията?

DARPA вече определя няколко конкретни приложения за бъдещата система:

Ремонт на повредени пристанища

След аварии, екстремни природни явления или други разрушения роботи биха могли да извършват подводни ремонтни дейности без необходимост от големи строителни бази.

Ново пристанищно строителство

Технологията може да бъде използвана за изграждане на отделни конструктивни или защитни елементи при нови пристанищни съоръжения.

Брегоукрепителни и морски защитни съоръжения

3D печатът позволява създаването на геометрично сложни структури, които могат да бъдат адаптирани към конкретното морско дъно и вълново въздействие.

Защита на подводни кабели и тръбопроводи

Роботите могат да изграждат защитни конструкции около:

• телекомуникационни кабели;
• енергийни връзки;
• тръбопроводи;
• друга критична подводна инфраструктура.

Нефтена и газова инфраструктура

Сред посочените приложения е и изграждането на защитни конструкции при аварии и около подводни нефтени и газови съоръжения.

Изкуствени рифове

Технологията може да намери приложение и при изграждането и възстановяването на изкуствени рифове и други структури за екологична реставрация.

От военна технология към гражданското строителство

Въпреки че DARPA разработва технологията основно за нуждите на отбраната и експедиционната логистика, програмата изрично посочва и редица граждански приложения.

Сред тях са:

• офшорни платформи;
• специализирани швартови съоръжения;
• защита на бреговата линия;
• екологично възстановяване;
• хидроенергийна инфраструктура;
• подводни центрове за данни.

Това прави технологията интересна не само за военното, но и за пристанищното, инфраструктурното и офшорното строителство.

Морската инфраструктура има огромна нужда от ремонт

Интересът към подобни технологии идва на фона на сериозни проблеми със застаряването на американската крайбрежна инфраструктура.

Американската Government Accountability Office съобщи през 2025 г., че Бреговата охрана разполага с близо 40 000 наземни и крайбрежни инфраструктурни актива, включително кейове, сгради и оперативни бази.

Почти половината работят след очаквания си експлоатационен срок, а натрупаните проекти за ремонт и обновяване са оценени на поне 7 млрд. долара.

Това показва защо системи, способни да извършват автоматизиран ремонт в труднодостъпна морска среда, привличат толкова сериозен интерес.

DARPA работи и върху бетон, който може да се „лекува“

Подводният 3D печат е само една от програмите на DARPA, свързани с бъдещето на бетона.

Програмата BRACE – Bio-inspired Restoration of Aged Concrete Edifices разработва технологии за самовъзстановяване на стари бетонни конструкции.

Идеята е в бетона да бъде създадена своеобразна вътрешна „съдова система“, вдъхновена от биологичните организми. Тя трябва да позволява вещества и микроорганизми да достигат до пукнатини дълбоко в материала и да подпомагат възстановяването им.

Един от проектите – RC-REVIVE, ръководен от University of Colorado Boulder – получава около 10 млн. долара от DARPA. Екипът изследва използването на мрежите от пукнатини в стоманобетона като канали за доставка на хранителни вещества и микроорганизми, които чрез минерализация могат да подпомагат самовъзстановяването.

Изследва се и как да се прогнозира животът на бетона

През 2026 г. DARPA стартира и инициативата Resilient, която се фокусира върху дългосрочното прогнозиране на разрушаването на бетонната инфраструктура.

Проблемът е, че стандартните ускорени лабораторни изпитвания и наблюдението на реални конструкции не винаги възпроизвеждат едновременно сложното взаимодействие между:

• динамични натоварвания;
• проникване на агресивни вещества;
• температурни цикли;
• климатични условия.

Целта е чрез усъвършенствано моделиране и физически изпитвания да се прогнозира как микроскопичните повреди постепенно се превръщат в конструктивни проблеми.

Бъдещето: автономна строителна площадка на морското дъно

Hoboken все още не представлява готов автономен строителен робот. Настоящата фаза е насочена към разработване и демонстриране на ключовите подсистеми, които по-късно трябва да бъдат интегрирани.

Това разграничение е важно.

Крайната визия на DARPA е система, която може почти самостоятелно да:

добива → анализира → смесва → транспортира → отпечатва → контролира.

Ако технологията бъде успешно разработена и мащабирана, тя може да промени начина, по който се изгражда и ремонтира инфраструктурата в морето.

Вместо строителната площадка да зависи изцяло от кораби, бетонни възли, транспортиране на инертни материали и сложна логистика от сушата, самото морско дъно може да се превърне в част от местната суровинна база на строителството.

Това би било значителна крачка към автономното и роботизирано инфраструктурно строителство.