Stampare in 3D col cemento usando degli strati di chiodi come rinforzo

Stampa 3D con calcestruzzo: strati di chiodi per un rinforzo aggiunto

Ricercatori francesi e britannici cercano modi per migliorare la stampa 3D per l’edilizia, rivelando la loro analisi usando dei chiodi fra gli strati: un modo promettente per rafforzare le strutture di stampa 3D cementate .

L’estrusione di calcestruzzo è una continua fonte di innovazione per l’industria delle costruzioni, promettendo prestiti a uffici stampati in 3D , case e concetti di interi villaggi , nonché un ulteriore potenziale per abitazioni più economiche . Maggiore convenienza, velocità di produzione, minore necessità di manodopera e capacità di creare compositi per prestazioni migliori sono solo alcuni dei vantaggi.

“Le recenti ricerche sulla stampa 3D sono state quasi tutte incentrate su problemi di progettazione mista, reologici e di processo. Ha permesso la produzione di uno sfondo a base fisica al fine di formulare il calcestruzzo con le proprietà fresche richieste e ci ha permesso di valutare una finestra temporale durante la quale è possibile depositare un nuovo strato di materiale a base di cemento “, hanno affermato i ricercatori .

“Oggi sono emerse alcune soluzioni tecniche nello sviluppo di una stampa di calcestruzzo di successo e i ricercatori hanno iniziato a lavorare sulle prestazioni strutturali delle strutture stampate in cemento armato e non rinforzato”.

I rinforzi aggiuntivi sono l’unico modo per alcune strutture, comprese le infrastrutture come i ponti, di aderire agli standard di progettazione. Le soluzioni contemporanee possono includere rinforzi in acciaio o l’uso di cavi o fibre realizzate con i seguenti materiali:

Acciaio
Basalto
Bicchiere
Materiali a base biologica
Fibre polimeriche
In questo studio, gli scienziati hanno sperimentato l’uso di chiodi guidati attraverso diversi strati dopo che sono stati stampati in 3D. L’obiettivo generale era offrire duttilità, trazione e resistenza al taglio, offrendo al contempo una maggiore resistenza tra gli strati.

“Questa strategia può essere facilmente automatizzata utilizzando un posizionamento robotizzato del chiodo che può essere un vero vantaggio e un beneficio nel contesto della costruzione digitale”, hanno affermato i ricercatori.

Il posizionamento dei chiodi è stato studiato per quanto riguarda il gradiente delle proprietà meccaniche, insieme alla valutazione degli effetti di rinforzo attraverso test di flessione a tre punti che esaminano l’orientamento, la rugosità superficiale e la densità dell’acciaio.

Sono stati fabbricati campioni a tre strati e campioni a dieci strati con strati di malta a sezione rettangolare 10 × 25 mm² con un sistema di estrusione a vite montato su una stampante WASP 3MT Industrial 4.0.

È stata testata la resistenza alla flessione, insieme al comportamento post-picco e al potenziale per problemi di durabilità e corrosione dell’acciaio. Numerosi problemi devono essere considerati per evitare la corrosione, a cominciare dalla permeabilità, in quanto deve essere “il più basso possibile” per ridurre la carbonatazione e la conseguente corrosione. Le coperture devono essere utilizzate per proteggere l’acciaio, con altri materiali come ceneri volanti o scorie granulate che prevengono la corrosione delle unghie in acciaio. Altre soluzioni includono l’uso di acciaio inossidabile, vetro, basalti o carbonio per evitare la corrosione.

“È stato anche dimostrato che il rinforzo, usando i chiodi, è stato in grado di rafforzare efficacemente i campioni stampati se l’orientamento dei chiodi stessi viene stato scelto correttamente e la superficie dei chiodi sia sufficientemente ruvida per garantire una buona interfaccia con la malta”, hanno detto i ricercatori.

“In conclusione, questa indagine ha aperto una nuova strada verso posizionamenti di chiodi selettivi in ​​acciaio completamente automatizzati come rinforzi durante la fabbricazione digitale del calcestruzzo al fine di rafforzare la struttura del calcestruzzo.”

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