محققان ETH زوریخ روشی منحصر به فرد برای پرینت سه بعدی سازه های بزرگ با استفاده از ریاضیات و رباتیک ایجاد کرده اند.
چاپ سه‌بعدی سازه‌های بزرگ در پلیمر مدت‌هاست که یک چیز بوده است، اما در اینجا چیز متفاوتی در بازی وجود دارد. محققان به دنبال راهی برای پرینت سه بعدی این ساختارها به شیوه ای کارآمدتر بودند.
راه حل آنها ابتدا از ریاضیات استفاده کرد، جایی که آنها از چیزی به نام “سطح حداقلی کوستا” الهام گرفتند. این یک سطح منحنی است که توسط یک خانواده خاص از معادلات توصیف شده است. ویکی پدیا توضیح می دهد:
«سطح کوستا از یک چنبره تکامل می‌یابد، که تا زمانی که انتهای مسطح آن کاتنوئیدی شود، تغییر شکل می‌دهد. تعریف این سطوح بر روی توری مستطیلی با ابعاد دلخواه، سطح کوستا را به دست می آورد. کشف آن باعث تحقیقات و کشف چندین سطح جدید و حدس های باز در توپولوژی شد.
محققان از این معادله سطح برای تولید مدل های سه بعدی منحصر به فرد برای چاپ استفاده کردند. آنها می گویند که مدل های به دست آمده دارای “ویژگی های ساختاری قابل توجهی” هستند که به طور کامل توضیح داده نشده است.
با این حال، من گمان می کنم که این به نسبت استحکام به وزن سازه مربوط می شود، که برای اشیاء سازه ای بزرگتر سودمند خواهد بود. برای مثال، آنها منحنی را با معرفی موج‌های تکراری که استحکام بیشتری ایجاد می‌کند، تغییر دادند.
قسمت دوم پروژه آنها چاپ این مدل ها بود.
رویکرد آنها استفاده از روش چاپ سه بعدی غیر مسطح با استفاده از بازوی روباتیک مجهز به سر ابزار اکستروژن گلوله بود. در این ویدیو می توانید نحوه کار این کار را مشاهده کنید:
متوجه خواهید شد که ربات لایه‌های مسطح نمی‌گذارد، بلکه موقعیت Z خود را در طول کار تغییر می‌دهد. این کار چاپ سه بعدی کارآمدتر را امکان پذیر می کند، زیرا نیاز به ساختارهای پشتیبانی می تواند به میزان قابل توجهی کاهش یابد یا حتی در برخی موارد حذف شود.
مزیت دیگر این روش این است که آنها می توانند خطوط لایه غیر مسطح را به گونه ای جهت دهی کنند که استحکام بخشی بیشتری را فراهم کند. این مزیتی است که با روش های چاپ سه بعدی مسطح به راحتی نمی توان به آن دست یافت.
برای اثبات این مفهوم، محققان یک ساختار نمونه با استفاده از این رویکردها تولید کردند. آنها 40 قسمت مجزا را چاپ کردند که با استفاده از پیچ مونتاژ شدند. این به آنها اجازه می داد تا در صورت لزوم ساختار را جدا کرده و تغییر مکان دهند.
در مجموع، 120 کیلوگرم گلوله PETG برای تولید ساختار 2 متری استفاده شد. با این حال، چاپ سریع نبود، زیرا این پروژه سه هفته پرینت سه بعدی روباتیک و به دنبال آن 140 ساعت ماشینکاری برای صاف کردن سطوح مورد نیاز انجام داد.
آندری جیپا)
در حالی که این کار در این مرحله تحقیقاتی است، نشان می دهد که ممکن است در آینده شاهد پیشرفت های مهمی برای ساختارهای آزاد باشیم. این طرح ها فقط غیرعادی به نظر نمی رسند. آنها به دلیل بهبود خواص مهندسی از نظر عملکردی بهتر هستند.
این می تواند برای کسانی که سازه های بزرگ را با استفاده از سیستم های پرینت سه بعدی روباتیک می سازند، مهم باشد: شرکت های چاپ سه بعدی ساخت و ساز.
در حال حاضر این شرکت‌ها ساختمان‌های کم و بیش مربع یا کمی خمیده می‌سازند، اما اگر بتوانند از دانش این تحقیق بهره ببرند و ساختمان‌های خود را کارآمدتر کنند، چه؟ اگر این اتفاق بیفتد ساختمان ها چه شکلی می توانند داشته باشند؟
از طریق ETH زوریخ و ScienceDirect
منبع: https://www.fabbaloo.com/news/eth-zurich-develops-efficient-3d-printing-method-for-large-structures
