3D печать используется для изготовления бетона

Я всегда начинаю эти экологически чистые бетонные изделия с напоминания о том, насколько экологически недружественным является нормальное производство бетона, потому что его действительно нельзя переоценить.

Во-первых, бетон является вторым наиболее используемым материалом на планете после воды. Если бы это была страна, то она была бы третьим по величине производителем промышленных выбросов CO2 в мире. И не забывайте, насколько возросло производство бетона за последние несколько лет. В период 2014-2016 годов Китай произвел больше бетона, чем США за весь 20-й век.

И это не только производство бетона, которое является экологически неблагоприятным. Бетон хорош в сжатии, но паршив в растяжении, изгибе или кручении, и поэтому часто требует добавления стальной арматуры, которая сама по себе является трудоемкой и энергоемкой для изготовления и установки.

Как вы можете видеть, экологические аспекты производства бетона в целом могут привести к некоторым нарушениям.

Команда исследователей из Калифорнийского университета в Беркли работает над одним углом, который может уменьшить воздействие на окружающую среду производства бетона, которое включает в себя использование 3D-печатных пластиковых внутренних конструкций вместо арматуры. Как это поможет? Читайте дальше.

Во-первых, как работает этот процесс?

Просто, геометрия поддержки (как решетка) напечатана с печатанием низложения нити 3D, и решетка помещена в лить прессформу. Команда экспериментировала с полимерами ABS и PLA. Затем в форму заливается сверхвысокий бетон (UHPC), покрывающий пластиковую конструкцию, точно так же, как арматура. Вы можете увидеть решетку ниже.

Вы можете видеть, как UHPC заливается внутрь формы и покрывает решетку на изображении ниже. Готовый продукт просто напоминает обычный блок/плиту из бетона, за исключением того, что сокращается трудозатраты, связанные с укладкой арматуры, связыванием ее вместе с проволокой и всем остальным. Весь этот ручной труд теперь сводится к файлу САПР и нескольким щелчкам кнопок. И это не говоря уже об экологических преимуществах полимеров перед арматурой.

“Реакция, которая производит цемент, по своей сути производит CO2”, — сказал Хейден Тейлор, доцент кафедры машиностроения в Калифорнийском университете в Беркли.

“Напротив, существует мыслимый путь к полимерам, которые являются чистыми углеродно-нейтральными или даже потенциально углеродно-отрицательными с помощью использования биополимеров, рециркуляции и возобновляемых источников энергии.”

Путем цифрового манипулирования геометрией решеток на этапах САПР/моделирования можно оптимизировать бетонные детали, чтобы они обладали большей прочностной устойчивостью во всех направлениях (изотропные, а не анизотропные), и, кроме того, решетка может уменьшить распространение трещин.

При традиционном производстве полимерматричных бетонов распределение волокон неравномерно и может привести к распространению трещин. Осаждение полимера контролируется ЧПУ, и поэтому поведение трещины можно лучше предсказать, а сетку можно спроектировать так, чтобы “пресечь ее (трещину) в зародыше”, так сказать.

“Трещины очень умны», — сказала Клаудия Остертаг, профессор гражданского и экологического проектирования в Калифорнийском университете в Беркли. — Они выберут путь наименьшего сопротивления. Однако в этом случае трещины уже не могут избежать армирования из-за его равномерного трехмерного расположения.”

И конечно, находясь в замечательной Индустрии 4.0, есть много инструментов, доступных для помощи в оптимизации этих решеток.

Оптимизация топологии может быть использована для создания еще более легких конструкций, способных нести те же нагрузки, что и более тяжелые, громоздкие (чрезмерно спроектированные) конструкции. Эти требования могут быть введены в программное обеспечение для генеративного проектирования, а различные статистические методы экспериментов и ИИ могут даже помочь в оптимизации.

“Забегая вперед, мой самый большой вопрос заключается в том, как выбрать наилучшую структуру решетки для конкретного применения”, — сказал Брайан Салазар, ведущий автор недавно опубликованной исследовательской работы. — Там могут быть еще более оптимальные геометрии, ожи




coded by nessus

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *