بروزرسانی: 24 خرداد 1404
مهندسان UNM بتن قابل خم شدن را برای چاپ سه بعدی توسعه می دهند
مهندسان دانشگاه نیومکزیکو (UNM)، یک موسسه تحقیقاتی عمومی که به دلیل کار خود در زمینه مصالح ساختمانی پیشرفته شناخته شده است، یک بتن قابل خم شدن را که برای چاپ سه بعدی طراحی شده است، به ثبت رسانده اند. هدف پژوهشگران دپارتمان مهندسی عمران، ساخت و ساز و محیط زیست جرالد می، رسیدگی به شکنندگی، هزینه های بالای نیروی کار و خطرات مرتبط با روش های سنتی ساختمان سازی بود. این کامپوزیت جدید که به عنوان مواد سیمانی فوق انعطاف پذیر خود تقویت شده طبقه بندی می شود، ممکن است در عین کاهش وابستگی به میله های فولادی و ماشین آلات سنگین، زیرساخت های انعطاف پذیرتر را منعکس کند.
بتن سنتی به دلیل استحکام در برابر فشار مشهور است اما ذاتاً شکننده است که منجر به ترک های مکرر و نیاز به تعمیر و نگهداری منظم در زیرساخت ها مانند پیاده روها و پل ها می شود. مریم حجتی، استادیار دپارتمان جرالد می سازمان ملل متحد، این محدودیت را به عنوان انگیزه اولیه برای تحقیقات خود برجسته کرد. حجتی تصریح کرد: بتن به خودی خود خاصیت کششی ندارد. برای رفع این مشکل، این تیم الیاف پلیمری کوتاه را در مخلوط بتن ادغام کردند و آن را قادر ساختند که هم در برابر نیروهای خمشی و هم نیروهای کششی بدون شکستگی مقاومت کند.
[embed]https://www.youtube.com/watch?v=LR_pfeU49XQ[/embed]محقق فارغ التحصیل محمد سعید ظفر که دکترای خود را به پایان رساند. در تابستان 2024، نقش مهمی در توسعه مواد داشت. ظفر بر چالش های موجود در بتن پرینت سه بعدی تاکید کرد و خاطرنشان کرد که بر خلاف فلزات و پلاستیک ها، چاپ بتن همچنان نیازمند تقویت با میله های فولادی است. وی تصریح کرد: اگر بتوانیم مواد انعطاف پذیر فوق العاده بالا را بدون استفاده از میله های فولادی معمولی با موفقیت طراحی کنیم، مشکل عدم تطابق آرماتورها با فرآیند چاپ سه بعدی را حل خواهد کرد. ماده حاصل که به عنوان ماده سیمانی فوق انعطاف پذیر خود تقویت شده شناخته می شود، با حفظ یکپارچگی ساختاری بدون تکیه گاه خارجی به این امر دست می یابد.
فرآیند توسعه شامل آزمایش های دقیق با الیاف و افزودنی های مختلف، از جمله پلی وینیل الکل، خاکستر بادی، بخار سیلیس و الیاف پلی اتیلن با وزن مولکولی فوق العاده بالا بود. ظفر و تیمش به دنبال یافتن تعادل بهینه بودند که در آن مواد بتواند از طریق یک نازل چاپ سه بعدی بدون گرفتگی جریان یابد و در عین حال فیبر کافی برای جلوگیری از فروپاشی ساختار چاپ شده حفظ شود. پس از آزمایش های متعدد، تیم با موفقیت چهار مخلوط مختلف را ایجاد کرد که تا 11.9٪ افزایش ظرفیت کرنش را ارائه می دهد.
حجتی به تأثیر بالقوه این ماده در پروژه های ساختمانی بزرگ اشاره کرد. او گفت: «اگر از این ماده در مقیاس بزرگ تر استفاده کنیم، می توانیم نیاز به تقویت خارجی سازه بتن چاپی را به حداقل برسانیم. این تحقیق با کمک های مالی از کنسرسیوم حمل و نقل ایالات جنوبی-مرکزی (Tran-SET) و مرکز حمل و نقل دانشگاه منطقه شش تامین شد که از توسعه و آزمایش مواد سیمانی مهندسی شده قابل چاپ سه بعدی پشتیبانی می کند.
نوآوری بتن پرینت سه بعدی
پیشرفت های موازی در ساخت و ساز پرینت سه بعدی تاکید روزافزون بر پایداری را برجسته می کند. در ETH زوریخ، محققان Impact Printing را معرفی کردند، یک تکنیک ساخت روباتیک با استفاده از مواد مبتنی بر زمین مانند ماسه، خاک رس و شن. این روش با از بین بردن نیاز به سیمان، انتشار کربن را کاهش می دهد و به مواد محلی و قابل بازیافت متکی است. Impact Printing از یک ابزار رباتیک با سرعت بالا برای اتصال لایه های مواد مخلوط زمین استفاده می کند و بدون تثبیت کننده های شیمیایی به استحکام ساختاری فوری دست می یابد. این تکنیک ساخت دیوارهای دو طبقه را با کمترین تأثیر زیست محیطی امکان پذیر می کند و جایگزینی پایدار برای روش های چاپ سه بعدی مرسوم ارائه می دهد.
به طور مشابه، دانشگاه ویرجینیا (UVA) گام هایی در جهت افزایش پایداری بتن پرینت سه بعدی برداشته است. محققان UVA یک کامپوزیت سیمانی را با ترکیب نانوپلاکت های گرافن (GNPs) با خاک رس کلسینه شده با سنگ آهک (LC2) توسعه دادند. این تیم دریافتند که افزودن تنها 0.05 درصد GNP به وزن، استحکام فشاری را تا 23 درصد افزایش می دهد و انتشار گازهای گلخانه ای را تقریباً 31 درصد در مقایسه با مخلوط های سیمانی سنتی کاهش می دهد. این بتن تقویت شده با گرافن نه تنها یکپارچگی ساختاری را بهبود می بخشد، بلکه با به حداقل رساندن ردپای کربن مصالح ساختمانی با اهداف زیست محیطی همسو می شود.
آماده برای کشف اینکه چه کسی برنده 2024 شد جوایز صنعت چاپ سه بعدی?
آینده چه خواهد شد پرینت سه بعدی شبیه؟
کدام روندهای اخیر باعث می شود صنعت چاپ سه بعدی، همانطور که توسط کارشناسان برجسته شده است؟
مشترک شدن در خبرنامه صنعت چاپ سه بعدی برای به روز ماندن از آخرین اخبار و بینش.
با دنبال کردن ما با جدیدترین پرینت سه بعدی در ارتباط باشید توییتر و فیس بوکو فراموش نکنید که در صنعت چاپ سه بعدی مشترک شوید یوتیوب کانال برای محتوای اختصاصی تر
تصویر ویژه یک سیستم چاپ سه بعدی را نشان می دهد که مواد سیمانی فوق انعطاف پذیر خود تقویت شده را برای کاربردهای ساختاری رسوب می دهد. عکس از طریق دانشگاه نیومکزیکو.
منبع: https://3dprintingindustry.com/news/unm-engineers-develop-bendable-concrete-for-3d-printing-235853/?utm_source=rss&utm_medium=rss&utm_campaign=unm-engineers-develop-bendable-concrete-for-3d-printing