Nätverksinställningar för experiment 1. Kredit:CITA och DTI.
Forskare vid Center for Informationsteknologi og Arkitektur (CITA) vid Det Kongelige Danske Kunstakademi och vid Danska Teknologiska Instituttet har utvecklat ett nytt hybridkonstruktionskoncept kallat "Sparse Concrete Reinforcement In Meshworks" (SCRIM). Deras metod, kommer att presenteras på den kommande ROB|ARCH-konferensen och beskrivs i en artikel om Research Gate, tar upp befintliga begränsningar inom 3D-betongtryck (3DCP), särskilt relaterade till utskrift av icke-extruderade geometrier, möjliggör fullt utnyttjande av sexaxlig robotstyrning och inriktar sig på tillverkning av lättviktskomponenter.
"Denna forskning har resulterat från ett samarbete mellan CITA och Concrete Center vid DTI, "Phil Ayres och Wilson Ricardo Leal da Silva, två av forskarna som genomförde studien berättade för TechXplore. "DTI bjöd in CITA att delta i en brainstorming-workshop för att överväga hur vi kan tänka om tillvägagångssätt för 3D-betongutskrift (3DCP) i sammanhanget "Design for Disassembly." Uppdraget var omedelbart utmanande för vanliga 3DCP-metoder, som tenderar att skriva ut en "helhet" - det är här vi föreställde oss idén bakom SCRIM-metoden."
Betong är för närvarande det material som används mest i byggbranschen, ändå har dess höga konsumtionsnivåer också gjort det till en primär bidragsgivare till produktionen av koldioxid på planeten. Forskare över hela världen har därför undersökt sätt att förbättra tillverkningen av betong, minska dess negativa effekter på miljön.
Under de senaste decennierna, ny teknik har möjliggjort digital tillverkning, som kan leda till nya design- och konstruktionspraxis, en av dem är 3-D betongtryck (3DCP). Dock, de flesta konventionella 3DCP-metoder staplar material vertikalt, vilket resulterar i några begränsningar i byggorientering och införande av förstärkning.
Meshwork-inställning för experiment 2. Kredit:CITA och DTI.
"Konventionella 3DCP-metoder staplar vanligtvis material vertikalt och har utmaningar med inkorporeringen av förstärkning och andra arkitektoniska element, Leal da Silva förklarade. "I motsats till staplingsmetoden, SCRIM-konceptet använder kolfiberförstärkta polymernät (CFRP) som trycks direkt på."
I SCRIM-konceptet, maskor är ordnade i 3D-målgeometrier, som även kan innefatta vertikala områden. Betong avsätts sedan selektivt i nätet, som fungerar som ett förstärkningselement såväl som en fast formsättning.
"Begreppsmässigt, vi kan tänka oss metoden som att lokalt förstärka ett textilmembran med betong, snarare än monolitiskt tryck, som ligger till grund för befintliga tillvägagångssätt, " sa Ayres.
SCRIM-resultat av avsmalnande kon i experiment 1. Frigjord fristående enhet (höger), med detaljer om deponeringsprocessen och resultat (till vänster). Kredit:CITA och DTI.
Forskarna fann att förutom att minska restriktioner i byggorientering och förstärkning, deras teknik möjliggör efterföljande processer som elementtillägg och utsmyckning. SCRIM ger alltså större frihet när det gäller att utforma mål, stödja intrikata geometrier och placera material selektivt för att uppnå designmål.
"Det finns fortfarande utmaningar att lösa i 3DCP, men SCRIM-metoden bidrar till att diversifiera det befintliga spektrumet av digitala konstruktionsstrategier inom ett område som utforskas mycket inom forskarvärlden. En viktig skillnad är att SCRIM fullt ut kopplar in 3D-kontroll- och rörelseförmågan hos sexaxlig robotik, ", sa Ayres. "Ur ett designperspektiv, detta öppnar nya kreativa möjligheter för 3DCP. Ur ett praktiskt perspektiv, SCRIM-metoden möjliggör off-site utskrift och komponentbaserad montering. Dessutom, eftersom betong deponeras selektivt, detta hjälper till att minska betongförbrukningen och möjliggör produktion av lättare byggkomponenter."
SCRIM resulterar i experiment 2. a) Första deponeringsförsöket; b) andra deponeringsförsöket. Kredit:CITA och DTI.
För att vidareutveckla sin metod, forskarna planerar nu att förfina betongblandningens design och dess relaterade egenskaper för tidig ålder. Dessutom, de hoppas kunna undersöka möjligheten att producera skräddarsydda nät av kolfiberförstärkt polymer (CFRP) och möjliggöra adaptiv robotstyrning för att tillgodose dynamiken i "utskriftstid".
"Vi strävar också efter att utveckla en integrerad designmiljö, koppla designavsikt med simulering, produktionsprocessanalys och egenskaper hos de resulterande elementen efter produktion, " sa Ayres. "Äntligen, vi planerar att söka industripartner för att utveckla konceptet mot produktion av byggnadskomponenter."
© 2018 Tech Xplore
