E’ conveniente la stampa 3D nell’edilizia?

Quanto è economicamente conveniente la stampa 3D per l’edilizia?

La costruzione in cemento stampato in 3D sta diventando una pratica che si sta sviluppando. Un nuovo studio intitolato ” Criteri di costruttività orientati alla pratica per lo sviluppo di calcestruzzi stampabili in 3D nel contesto della costruzione digitale ” dà uno sguardo al processo di costruzione digitale (DC) e presenta quelli che chiama criteri di costruttività, prendendo vari parametri di processo e costi di costruzione in considerazione.

“Una base sistematica per il calcolo dell’intervallo di tempo (TI) da seguire durante i test di laboratorio è proposta per i processi di stampa a tutta larghezza (FWP) e di filamento (FP)”, affermano i ricercatori. “L’approccio proposto viene convalidato applicandolo a un calcestruzzo ad alta resistenza, stampabile ea grana fine. Le analisi comparative di FWP e FP hanno rivelato che per testare la costruibilità di un materiale per i processi FP, è necessario stabilire velocità più elevate della testina di stampa per i test di laboratorio rispetto a quelli necessari per il processo FWP, garantendo tassi di costruzione uguali. ”
La stampa a tutta larghezza è definita come un processo in cui “l’ampiezza dell’estruso è uguale a quella dell’elemento target”, mentre nella stampa a filamento “l’ampiezza dell’estruso è molte volte inferiore alla larghezza dell’elemento target. “Per entrambi i processi, sono definiti tre requisiti primari: pompabilità, estrudibilità e buildability. Costruibilità è la capacità del materiale concreto di mantenere la sua forma e dimensione sotto carichi sostenuti o in aumento. È una proprietà complessa, secondo i ricercatori, che dipende dalla composizione del materiale e dai parametri di processo come la geometria del livello.

Tre parametri di processo definiscono i criteri di buildability:

l’altezza del muro da stampare
l’altezza di ogni strato o il numero totale di strati da stampare
l’intervallo di tempo (TI) tra livelli successivi
“L’altezza del muro sperimentale è stata calcolata utilizzando le proporzioni dell’elemento costruttivo target”, spiegano i ricercatori. “L’intervallo di tempo massimo è stato determinato considerando la velocità minima di stampa necessaria affinché la DC sia economicamente sostenibile rispetto alla costruzione convenzionale.”
La costruibilità di un muro sperimentale a 16 strati è stata convalidata con un intervallo di tempo massimo di circa 52 minuti. La costruibilità di ogni dato materiale, spiegano i ricercatori, dipende non solo dalla struttura dell’obiettivo ma dal processo o approccio di stampa applicato. L’analisi ha dimostrato che la fabbricabilità di un materiale per i processi FP dovrebbe essere testata a velocità più elevate della testina di stampa rispetto a FWP.

Nel corso del documento, i ricercatori prendono in considerazione diversi fattori, tra cui i costi di macchine, manodopera e materiali per quantificare la redditività economica dei processi di costruzione digitale. Denominano inoltre diverse problematiche come potenziale per la ricerca in corso, come la convalida dell’approccio con test di stampa in scala reale, nonché la semplificazione dell’approccio proposto e test di costruttività diretta in varie condizioni ambientali, tra cui temperatura, umidità e velocità del vento.

Ad esempio, il team esamina la stampa a tutta larghezza o utilizza il filamento per stampare una linea alla volta e conclude che sarebbero necessarie velocità più alte per il metodo del filamento per eguagliare la velocità totale di costruzione di un approccio a larghezza intera. Esaminano anche i tempi di asciugatura concreti e quale sarebbe l’intervallo richiesto tra gli strati per i quali tali strati possono essere costruiti. Per i loro esperimenti il ​​team ha calcolato un costo di costruzione di 130,00 € / m3. Ciò significa che “i costi dei materiali sono superiori del 70% rispetto ai costi dei materiali per il calcestruzzo ordinario della resistenza 535 classe C25 / 30 nella costruzione convenzionale”. Sulla base di un oggetto di prova calcolano anche quali velocità di costruzione sarebbero necessarie per per la stampa 3D è più economico rispetto ai normali metodi di costruzione. Nel loro caso la loro stampante di prova potrebbe essere economicamente vantaggiosa in termini di tempo e denaro a meno di 540 m / h. Ciò tiene conto del costo del materiale più elevato e di due operatori per la macchina (tre se è richiesta la costruzione a più piani). I costi della macchina della loro stampante sono stati stimati a 140 Euro all’ora. Il team ha anche esaminato le soluzioni per il problema del venditore ambulante per rendere più efficienti i percorsi utensile.

Studi come questo sono importanti per il continuo sviluppo della costruzione in cemento stampato in 3D, in quanto gli esperti elaborano i modi migliori per rendere la tecnologia economicamente sostenibile il più possibile, per non parlare di sicurezza ed efficacia. Esistono molte affermazioni ferree sulla costruzione con stampa 3D, ma quando si arriva ad esso, molti fattori devono essere presi in considerazione per garantire che si tratti, in effetti, di una tecnologia efficace in modo ottimale.

Gli autori del documento includono Venkatesh Naidu Nerella, Martin Krause e Viktor Mechtcherine.

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