В ETH Zurich разрабатывают новый метод создания бетонных конструкций с помощью 3d-печати

Исследователи из швейцарской высшей технической школы Цюриха объединили 3d-печать и заливку бетоном для разработки нового строительного процесса под названием "Яичная скорлупа".

​

Подход заключается в сочетании крупномасштабной роботизированной FDM-печати с одновременной заливкой быстротвердеющим бетоном. Такая техника позволила команде изготавливать сложные конструкции более эффективным с точки зрения расхода материалов способом.

Используя эту технику цюрихская команда вместе с немецкой инженерной фирмой Basler & Hofmann, "посадила" "дерево будущего" во внутреннем дворе головного офиса компании. Эта модель, в дополнение к другим, произведенным командой, вполне могла бы продемонстрировать потенциал процесса для массовой кастомизации и оптимизации структур в рамках бетонной архитектуры.

Бетон является самым распространенным строительным материалом в мире. Однако для того, чтобы его можно было печатать, он должен поддерживаться опалубкой во время затвердевания, которая может быть весьма дорогостоящей, составляя до 50 процентов от стоимости материала или даже больше при нестандартных элементах.

​

В результате, несмотря на то, что бетон теоретически может быть сформирован практически в любую форму, нормой остаются стандартные, ортогональные конструкции. А несмотря на то, что 3D-печать показала себя многообещающе при использовании в строительстве, скорость метода, его ограниченный масштаб, трудности с армированием и неспособность производить тонкие печатные конструкции, выступающие в роли опалубки для удержания свежего бетона, мешают его широкому внедрению.

Ранний метод Smart Dynamic Casting (SDC), разработанный группой исследователей из Цюриха в 2014 году, предполагал другой подход. Благодаря использованию цифрового процесса заливки и контролю гидратации бетона, материал на выходе из движущейся опалубки был способен нести нагрузку вышележащего материала. Несмотря на то, что этот процесс был более быстрым, чем предыдущие методы, диапазон геометрий, которые он мог произвести, также оставался ограниченным из-за сложного механического управления, необходимого для динамической подвижной опалубки.

Стремясь использовать преимущества процесса SDC и одновременно устранить его недостатки, текущая команда из Цюриха разработала концепцию "яичной скорлупы". Новая технология объединяет крупногабаритную роботизированную FDM 3D-печать с разработанной в рамках SDC системой цифрового литья по требованию. Это позволяет создавать более сложные конструкции с использованием тонкой однослойной оболочки в качестве опалубки.

​

Для того, чтобы опробовать новую технологию, исследователи из Цюриха разработали концепции "ветвистой колонны", "витой колонны" и "дерева будущего". Для создания этих бетонных конструкций команда использовала роботизированный манипулятор, управляемый специально разработанным ПО на Python, который с помощью самодельного экструдера мог распечатывать опалубку.

Сейчас исследователи работают над автоматизацией процесса и стремятся сделать метод более устойчивым и финансово жизнеспособным. Кроме того, они пришли к выводу о необходимости разработки более быстрой версии метода, которая предотвратит высыхание стыков создаваемый конструкций.

Источник: 3dpulse.ru​