Stampa 3D su larga scala del calcestruzzo: proprietà di processo e materiali

Università tecnologica di Nanyang: processi e materiali nella stampa su calcestruzzo su larga scala

Yi Wei Daniel Tay della School of Mechanical and Aerospace Engineering della Nanyang Technological University ha recentemente presentato una tesi, ” Stampa 3D su larga scala del calcestruzzo: proprietà di processo e materiali “, esplorando il potenziale per tecniche e materiali più progressivi nel settore delle costruzioni.

Questa ricerca esamina la necessità di un buon flusso di inchiostro per calcestruzzo, insieme alle sfide nel trovare i parametri di stampa corretti per prestazioni e prodotti di qualità. In definitiva, la pompabilità, l’adesività degli strati e la costruibilità sono anche elementi critici, con tutte queste caratteristiche esplorate durante la fabbricazione di un campione su larga scala, insieme all’opzione di perfezionare la necessità di casseforme tramite stampa 3D.

Non solo versare calcestruzzo nelle casseforme per il supporto temporaneo è un processo ad alta intensità di lavoro, ma è anche più costoso; infatti, come osserva Tay, la cassaforma comprende dal 40 al 60 percento del costo di un telaio in cemento e il dieci percento delle spese complessive di costruzione.

Tay realizza i vantaggi della stampa 3D nelle costruzioni:

Tempi di costruzione più brevi
Costruzione più economica
Meno lavoro umano
Riduzione degli sprechi di materiale
Maggiore latitudine nel design
Migliore potenziale per l’integrazione della funzionalità
“Tutte queste riduzioni sono infine tradotte in un risparmio sui costi, che costringe l’esplorazione dell’utilizzo della stampa 3D nelle costruzioni per geometrie complesse con strutture personalizzate personalizzate”, ha affermato Tay.

In tutto il mondo, la stampa 3D con il calcestruzzo sta suscitando interesse, portando a una varietà di diversi progetti e studi, dal rinforzo di pareti in calcestruzzo allo sviluppo e all’utilizzo di additivi per fibre , alla sperimentazione di nuove tecniche progressive . I metodi per la stampa 3D con calcestruzzo continuano a crescere, per includere:

Getti di legante
Metodo di deposizione del materiale
Creazione di contorni
Stampa a letto curvo
Muffa della maglia
“La stampa 3D concreta può essere un processo complicato, soprattutto se i requisiti non sono chiari. I parametri di stampa e le proprietà del materiale devono essere adattati per soddisfare i requisiti del progetto come costi e durata “, ha spiegato Tay. “Con il percorso di stampa e la velocità stabiliti, è possibile determinare lo stress di caricamento verticale. Questa sollecitazione verticale può essere confrontata con la sollecitazione di snervamento della miscela per determinare se è adatta per la stampa.

L’uso di materiali adeguati è fondamentale, poiché i ricercatori cercano continuamente opzioni più sostenibili per includere:

Cenere volatile ad alto volume
geopolimeri
Aggregati di vetro riciclato
Per questo studio, è stato creato materiale in calcestruzzo classificato variando i parametri di stampa. Mentre gli effetti sono stati studiati, Tay ha scoperto che sia il flusso che la velocità di spostamento hanno un impatto enorme sul filamento e sulle dimensioni.

“Il vantaggio principale di avere una struttura a classificazione funzionale è la riduzione del materiale e la diminuzione della velocità di stampa poiché la regione della struttura di supporto utilizza meno materiale e aiuta a ridurre i tempi di stampa”, conclude l’autore. “Ciò dimostra che attraverso l’ottimizzazione della topologia, questo materiale con classificazione funzionale può essere prodotto per produrre una struttura che ha prestazioni migliorate rispetto alla struttura non ottimizzata.”

“È molto probabile che il futuro dell’edilizia sia un processo integrato che consenta all’organizzazione di trarre vantaggio dalle tecnologie di produzione sia convenzionali che additive. Con una rapida urbanizzazione in molti paesi in via di sviluppo, c’è un’urgente necessità di elaborare idee intelligenti che ottimizzino le prestazioni sostenibili degli edifici in cui viviamo e lavoriamo. I regolatori svolgono anche un ruolo significativo nell’edilizia sostenibile creando i giusti incentivi per le aziende che scelgono di costruire in modo sostenibile.

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