Le opzioni per rafforzare il calcestruzzo stampato 3D

Uno Studio mette in evidenza le opzioni per rafforzare il calcestruzzo stampato 3D

La stampa 3D con il cemento sta causando un cambiamento nel settore delle costruzioni, ma come alcuni esperti hanno sottolineato , dobbiamo stare attenti a non lasciarsi prendere dall’entusiasmo piuttosto che dalla realtà della tecnologia. Una cosa che molti dimenticano è che il cemento stampato in 3D deve ancora essere rinforzato in qualche modo, e nessuna soluzione perfetta si è resa disponibile al momento. In un nuovo documento intitolato “Incorporando il rinforzo nella costruzione digitale in calcestruzzo”, a cui potete accedere qui , un gruppo di ricercatori discute i possibili modi per rinforzare il calcestruzzo stampato in 3D.

“Negli ultimi anni sono stati compiuti notevoli progressi nella stampa del calcestruzzo non armato con organizzazioni di ricerca e industriali che producono strutture geometricamente complesse e edifici innovativi su misura per la massa”, affermano i ricercatori. “Tuttavia, la ricerca sull’integrazione del rinforzo in approcci di costruzione digitale completamente automatizzati è limitata con le soluzioni suggerite ancora rudimentali … Poiché l’uso del rinforzo è obbligatorio nella maggior parte delle applicazioni strutturali, vi è un’urgente necessità di portare la tecnologia del rafforzamento della stampa 3D elementi strutturali in avanti. ”
Vengono discussi diversi possibili metodi di rinforzo, tra cui il posizionamento di armature convenzionali, in fibra o tessile con deposizione di calcestruzzo o tra strati di calcestruzzo stampati in 3D; avvolgimento di cemento attorno al rinforzo in acciaio; utilizzare rinforzi prodotti meccanicamente come casseforme funzionali in cui il calcestruzzo viene collocato successivamente; Stampa 3D con compositi di cemento a dispersione rinforzata a fibra corta; e la produzione avanzata di rinforzo e calcestruzzo robotizzato, “preferibilmente in parallelo”.

I ricercatori discutono anche della tecnologia Mesh Mold, in cui un robot industriale forma maglie complesse a forma libera che fungono sia da cassaforma che da rinforzo.

“Nonostante i concetti e i prototipi incoraggianti, nessuno di questi approcci soddisfa l’intero spettro di requisiti rilevanti per l’ampia implementazione della DC (costruzione digitale), quindi è necessario svilupparlo ulteriormente”, proseguono i ricercatori. “La maggior parte degli approcci convalidati è discontinua, il che significa che la stampa concreta e il posizionamento delle armature devono essere eseguiti uno dopo l’altro”.
Vari approcci DC: a) deposizione di strati basata su estrusione, b) Approccio con stampo a maglie, c) illustrazione schematica del processo Smart Dynamic Casting e d) impostazione di numerosi ugelli per la deposizione selettiva di leganti, impostazione mediante D-Shape
Ciò significa che saranno probabilmente necessari tempi di costruzione più lunghi e costi più elevati e / o attrezzature aggiuntive saranno necessarie per posizionare rinforzi.

“Il pre-stress del rinforzo post-posizionamento è possibile solo se si formano condotti continui durante la stampa 3dcocrete, con conseguente flessibilità geometrica”, aggiungono. “Inoltre, le deboli interfacce da strato a livello possono anche funzionare come passaggi facili per il trasporto di fluidi e gas aggressivi in ​​strutture stampate. Questa è una preoccupazione importante se si deve utilizzare un rinforzo in acciaio nella costruzione digitale e il rischio di corrosione potrebbe essere migliorato se si stampano strutture a forma libera sottile “.
Altre possibilità discusse includono compositi a base di cemento ad indurimento delle sollecitazioni (SHCC) e stampa 3D di rinforzo in acciaio mediante saldatura ad arco in gas-metallo (GMAW). Entrambe sono tecniche promettenti attualmente in fase di studio.

a) SHCC stampato in 3d che viene estruso attraverso l’ugello, b) posizione di taglio nella parete stampata a sette strati, c) impostazione di prove di tensione uniassiale, d) curve sforzo-deformazione per SHCC stampato e d) sezione trasversale fratturata, indicante sia pronunciato orientamento delle fibre a estrazione di fibre e estrusione indotta dalle estrusioni.
In breve, la costruzione stampata in 3D non è così semplice come sembra – non si può semplicemente schiaffeggiare strati di cemento non armato e aspettarsi di creare un edificio sicuro. Le aziende che stampano edifici 3D stanno inventando modi creativi per rafforzarle, tuttavia, portando a strutture più sicure e permanenti. L’articolo sostiene che i metodi utilizzati per rinforzare il calcestruzzo stampato in 3D non sono perfetti, ma che con un ulteriore sviluppo potrebbero essere resi più efficaci.

Gli autori del documento includono Venkatesh N. Nerella, Hiroki Ogura e Viktor Mechtcherine.

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