Jak opłacalne ekonomicznie jest drukowanie 3D betonu na budowę?

"Proponowana jest systematyczna podstawa obliczania przedziału czasowego (TI), który należy stosować podczas testów laboratoryjnych dla procesów drukowania pełnej szerokości (FWP) i drukowania filamentów (FP)", stwierdzają naukowcy. "Proponowane podejście jest sprawdzane poprzez zastosowanie go do betonu o wysokiej wytrzymałości, do zadrukowania i drobnoziarnistego. Analiza porównawcza FWP i FP wykazała, że ​​aby przetestować zdolność do wytwarzania materiału do procesów FP, należy wyznaczyć wyższe prędkości głowicy do badań laboratoryjnych w porównaniu do tych wymaganych dla procesu FWP, zapewniając równe wskaźniki budowy. "

Druk w pełnej szerokości jest zdefiniowany jako proces, w którym "szerokość ekstrudatu jest równa szerokości elementu docelowego", natomiast w przypadku drukowania filamentów "szerokość ekstrudatu jest wielokrotnie mniejsza niż szerokość element docelowy. "W przypadku obu procesów zdefiniowano trzy podstawowe wymagania: pompowalność, wytłaczalność i możliwość budowania. Zdolność do budowania to zdolność materiału betonowego do zachowania kształtu i rozmiaru pod trwałymi lub rosnącymi obciążeniami. Według naukowców jest to złożona właściwość, która zależy od składu materiału oraz parametrów procesu, takich jak geometria warstw.

Trzy parametry procesu definiują kryteria budowy:

"Wysokość eksperymentalna ściana została obliczona przy użyciu współczynnika kształtu docelowego elementu konstrukcyjnego "- wyjaśniają naukowcy. "Maksymalny przedział czasu został określony biorąc pod uwagę, że minimalna prędkość drukowania potrzebna do uzyskania DC jest ekonomicznie opłacalna w porównaniu z konwencjonalną konstrukcją."

Możliwość zbudowania eksperymentalnej ściany 16-warstwowej została sprawdzona z maksymalnym odstępem czasu wynoszącym w przybliżeniu 52 minuty. Zdolność budowania dowolnego materiału, wyjaśniają badacze, zależy nie tylko od struktury docelowej, ale także od zastosowanego procesu drukowania lub podejścia. Analiza wykazała, że ​​zdolność do wytwarzania materiału do procesów FP powinna być testowana przy wyższych prędkościach głowicy niż w przypadku FWP.

W trakcie pracy naukowcy biorą pod uwagę kilka czynników, w tym maszynę, siłę roboczą i koszty materiałowe w celu ilościowego określenia rentowności cyfrowych procesów budowlanych. Wymieniają również kilka kwestii jako potencjalne dla bieżących badań, takich jak walidacja podejścia z pełnowymiarowymi testami drukowania, a także uproszczenie proponowanego podejścia i bezpośrednie testy kompilacji w różnych warunkach otoczenia, w tymtemperatura, wilgotność i prędkość wiatru.

Na przykład zespół analizuje drukowanie na całej szerokości lub używając żarnika, aby wydrukować linię na raz i stwierdza, że ​​wyższe prędkości będą potrzebne, aby metoda żarnika była równa sumie całkowitej prędkość podejścia pełnej szerokości. Przyjrzeli się także konkretnym czasom suszenia i temu, jaki byłby wymagany przedział między warstwami, aby te warstwy mogły być budowane. Dla swoich eksperymentów zespół obliczył koszt budowy w wysokości 130,00 € / m3. Oznacza to, że "koszty materiałowe są o 70% wyższe w porównaniu z kosztami materiału dla zwykłego betonu o wytrzymałości 535 klasa C25 / 30 w tradycyjnej konstrukcji." Na podstawie obiektu testowego obliczają również, które prędkości budowy byłyby potrzebne w celu aby druk 3D był bardziej ekonomiczny niż zwykłe metody budowlane. W ich przypadku drukarka testowa mogłaby być wydajna pod względem kosztów w czasie i przy mniejszej niż 540 m / h. Uwzględnia to wyższy koszt materiału i dwóch operatorów maszyny (trzy, jeśli wymagana jest konstrukcja wielopiętrowa). Koszt maszyny ich drukarki oszacowano na 140 euro za godzinę. Zespół spojrzał również na rozwiązania problemów z Traveling Salesman Problem, aby usprawnić ścieżki narzędziowe.

Tego typu badania są ważne w dalszym rozwoju konstrukcji z betonu z nadrukiem 3D, ponieważ eksperci opracowują najlepsze sposoby technologia tak opłacalna ekonomicznie, jak to możliwe, nie wspominając o bezpiecznym i skutecznym. Wiele dzikich twierdzeń na temat konstrukcji drukowanej 3D istnieje, ale kiedy do nich dochodzi, należy wziąć pod uwagę wiele czynników, aby zapewnić, że jest to faktycznie optymalnie efektywna technologia.

Autorzy artykułu to Venkatesh Naidu Nerella, Martin Krause i Viktor Mechtcherine.

Porozmawiaj o tej historii i innych tematach drukowania 3D na stronie 3DPrintBoard.com lub podziel się przemyśleniami w komentarzach poniżej.