محققان چاپ سیمان را با لیزر بهینه کردند

مهندسان دانشگاه پرینستون در حال استفاده از لیزر برای رسیدگی به یک مشکل کلیدی در مورد سیمان پرینت سه بعدی هستند – حساسیت آن به شکستگی. هدف محققان با ارزیابی مقاومت مواد در برابر ترک خوردگی، گسترش استفاده از تولید افزودنی در سازه‌های مبتنی بر سیمان و توسعه مواد برتر از طریق طرح‌ها و عملکردهای نوآورانه است.

در حالی که پرینت سه بعدی کارایی و تطبیق پذیری را ارائه می دهد، بتن پرینت سه بعدی تمایل به ترک خوردن، به ویژه در نواحی بین لایه های مختلف را نشان داده است. این به ریزساختارهای غیر یکنواخت ناشی از فرآیند لایه بندی نسبت داده می شود. برای به دست آوردن درک عمیق تر از این پدیده ترک، محققان پرینستون روش آزمایش جدیدی را معرفی کرده اند که از لیزر برای ایجاد شیارهای دقیق در سیمان های چاپ سه بعدی استفاده می کند. قدرت و سرعت لیزر را می توان برای تعیین عمق و شکل شیارها کنترل کرد و در مقایسه با روش های معمولی، آزمایش دقیق تری را ممکن می سازد.

این مطالعه که در ژورنال Cement and Concrete Composites منتشر شده است، پتانسیل بتن پرینت سه بعدی را برای مطابقت یا فراتر رفتن از مقاومت بتن ریخته‌گری شده با مشخص کردن خواص شکست آن برجسته می‌کند. توانایی درک جامع رفتار شکست مواد مبتنی بر سیمان با چاپ سه بعدی برای پیشرفت این فناوری در مقیاس بزرگتر بسیار مهم است.

با استفاده از آزادی طراحی و معماری مواد در تولید افزودنی، فرصت هایی برای ایجاد مواد قوی تر و بادوام تر وجود دارد. محققان پرینستون به سرپرستی رضا معینی به بهبود تکنیک‌های تولید افزودنی برای مواد مبتنی بر سیمان با هدف غلبه بر ضعف‌های ساختاری ناشی از لایه‌های غنی از آب تشکیل شده در حین اکستروژن اختصاص دارند.

بریدگی لیزری

استفاده از لیزر به جای ابزارهای فیزیکی مانند اره برای ایجاد بریدگی برای آزمایش، ارزیابی دقیق تری از ریزساختارها و رابط های بین لایه ها را امکان پذیر می کند. این رویکرد محققین را قادر می سازد تا مقاومت مواد در برابر ترک خوردگی را تحت شرایط مختلف مانند کشش و برش ارزیابی کنند.

آزمایش شکستی که کمتر در مواد بتن استفاده می شود، معروف به تست برزیل-نات، برای تسهیل خصوصیات چقرمگی شکست مواد سیمانی چاپ سه بعدی در Mode-I/II در دو جهت متعامد پیشنهاد شد. پردازش لیزری از مواد خمیر سیمان شکننده سخت شده برای اولین بار پیشنهاد شد تا امکان ایجاد یک بریدگی V شکل تیز با عمق ثابت و کنترل شده را فراهم کند.

تحقیقات در حال انجام پرینستون بر بررسی مواد معماری و ویژگی های شکست برای افزایش بیشتر درک بتن چاپ شده با چاپ سه بعدی متمرکز است. کار این تیم به رسمیت شناخته شده است و دانشجویان فارغ التحصیل جوایزی را برای مشارکت خود در کنفرانس های صنعتی دریافت می کنند.

مقاله کامل با عنوان «تحلیل شکست و حمل و نقل مواد سیمانی لایه‌ای چاپ سه بعدی ناهمگن» را می‌توانید در این لینک بخوانید.

بیایید و نظرات خود را در فیس بوک به ما بگویید، توییترو صفحات لینکدین، و فراموش نکنید که در خبرنامه هفتگی تولید مواد افزودنی ما ثبت نام کنید تا آخرین داستان ها را مستقیماً در صندوق ورودی خود دریافت کنید.