I ricercatori valutano l’uso del calcestruzzo geo-polimerico per la stampa 3D Yue Yao, Mingming Hu, Francesco Di Maio e Stefano Cucurachi

I ricercatori valutano l’uso del calcestruzzo geo-polimerico per la stampa 3D

Nella recente valutazione del ciclo di vita della stampa 3D del calcestruzzo con polimeri polimerici: uno studio ex ante , gli autori Yue Yao, Mingming Hu, Francesco Di Maio e Stefano Cucurachi esaminano lo sviluppo di geomopolimeri nel calcestruzzo e approfondiscono ulteriormente nell’uso della stampa 3D nel settore delle costruzioni.

Tenendo conto dell’ambiente, gli autori stanno valutando l’efficacia dell’utilizzo della stampa 3D e dei geomopolimeri per sostituire i metodi di produzione convenzionali con materiali convenzionali come il cemento Portland. Le prestazioni ambientali sono state valutate attraverso una valutazione ex-ante del ciclo di vita (LCA), con i dati del produttore utilizzati per individuare gli elementi da migliorare e gli “scenari ingranditi” creati in collaborazione con la società mentre i ricercatori cercavano aree di miglioramento.

La riduzione dei rifiuti è in cima alla lista dei vantaggi in termini di stampa 3D nelle costruzioni e con il cemento e, sebbene il geomopolimero possa avere impatti ambientali ancora più elevati rispetto al normale calcestruzzo, lo studio mostra che con molteplici miglioramenti, potrebbe ridurre l’impronta di carbonio. I ricercatori sono stati in grado di raggiungere questo obiettivo riducendo la quantità di silicato nelle “ricette” di geo-polimeri.

Precedenti studi hanno dimostrato che gli edifici stampati in 3D hanno una maggiore efficienza, minori emissioni, producono meno rifiuti e consumano meno energia. LCA ex-ante aiuta i ricercatori qui a valutare i meriti della fabbricazione di un oggetto in calcestruzzo GP attraverso la stampa 3D a getto d’inchiostro.

“Mirando a combinare la gestione ambientale e lo sviluppo tecnologico, in stretta collaborazione con gli sviluppatori tecnologici, lo studio mostra che l’LCA ex ante può non solo stimare i potenziali impatti ambientali, ma, soprattutto, fornire indicazioni per il futuro dispiegamento della tecnologia 3DPG da l’attuale esperimento su scala di laboratorio “, affermano i ricercatori.

C’erano ancora alcune sfaccettature dei miglioramenti suggeriti, tuttavia, che sarebbero difficili da integrare nel prossimo futuro:

“Il livello di preparazione tecnologica (TRL; Moorhouse, 2002) della tecnologia del calcestruzzo 3DGP in questa ricerca è stimato in 6, che è già in fase di dimostrazione della tecnologia”, hanno affermato i ricercatori. “Ciò suggerirebbe di utilizzare LCA anche in una fase precedente della traiettoria TRL per garantire un maggiore supporto dell’innovazione tecnologica, quando i componenti chiave di una tecnologia sono più flessibili da cambiare”.

La tecnologia che si sta esplorando sta emergendo, proprio come il mercato di accompagnamento, ma i ricercatori affermano che è anche ragionevolmente complessa. I ricercatori hanno lavorato con gli sviluppatori di tecnologia in relazione al seguente potenziale per il futuro:

Paesaggio tecnologico
Penetrazione del mercato
Dati commerciali
Fattibilità generale
I ricercatori hanno anche creato numerosi scenari, compresi quelli intitolati “what ifs”.

“Per generare scenari” what-if “, viene eseguita l’analisi degli hotspot e quindi vengono sviluppati quattro scenari basati su hotspot migliorati, utilizzando gli hotspot come elementi costitutivi. Pertanto, l’analisi degli hotspot è un metodo strutturato per sviluppare scenari su vasta scala negli studi LCA ex ante. Per l’applicazione del quadro della metodologia LCA ex ante ad altri sistemi tecnologici, è necessario considerare ulteriori tipi di scenari e metodi di generazione quando saranno disponibili ulteriori studi di casi e contributi metodologici “, hanno affermato i ricercatori.

LCA aiuta i ricercatori e gli analisti a ottenere informazioni sulle prestazioni ambientali, oltre a mettere in evidenza possibili sfide sin dalle prime fasi. Gli autori hanno descritto questo studio come “dalla culla alla porta” mentre analizzavano le tre fasi del sistema di calcestruzzo 3DGP:

Materiali grezzi
Trasporto
Produzione di calcestruzzo 3DGP

Nel complesso, i ricercatori si sono preoccupati di alcune “discrepanze” relative alla stampa 3D, attribuite alle variazioni tra le materie prime, combinate con hardware diverso. Il silicato, tuttavia, si è distinto per offrire “impatti considerevoli” sul processo di fabbricazione e risultati migliori.

“L’attuale configurazione dello studio esclude la fase d’uso e la fase di fine vita per entrambi i sistemi tecnologici. Mentre gli impatti ambientali del calcestruzzo 3DGP e del calcestruzzo ordinario nella fase d’uso sono simili, la raccolta, il trattamento e il potenziale rapporto di riciclaggio di queste due alternative possono essere diversi dopo l’utilizzo “, hanno concluso i ricercatori.

“Il calcestruzzo 3DGP non presenta alcun vantaggio rispetto al calcestruzzo ordinario dal punto di vista del trasporto di materie prime. Per il calcestruzzo ordinario, la fornitura di materie prime opera a pieno regime commerciale, a causa della natura matura del mercato. Le distanze di trasporto delle materie prime non sono lunghe per il cemento ordinario. Questi aspetti lasciano ancora poco spazio ai miglioramenti e alla razionalizzazione nell’uso delle risorse. “

La stampa 3D nel settore edile e con il calcestruzzo sta diventando sempre più comune mentre gli industriali realizzano gli enormi vantaggi, sperimentando il rafforzamento delle strutture spaziali , esaminando i parametri nel calcestruzzo stampato in 3D , e persino stampando in 3D capsule autorigeneranti per cemento.

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