Naukowcy opracowują nowatorską mieszaninę wzmacnianego włóknem cementowego materiału kompozytowego do drukowania 3D

Przy stosowaniu do struktur druku 3D, takich jak mosty i domy, cement musi być w stanie utrzymać ciężar wytłoczonych na nim warstw. Dodatkowo, aby dostarczyć materiał przez system pompowania, materiały cementowe 3D do zadrukowania muszą mieć specjalne właściwości reologiczne, takie jak lepkość plastyczna i granica plastyczności, które mogą pomóc w określeniu ich pompowalności i możliwości budowy.

przeprowadzono wiele badań, które badają związek między właściwościami reologicznymi materiału cementowego, a tym, jak można je pompować i budować, z których wiele ustalono, że ważne jest, aby zoptymalizować te właściwości, aby spełnić wymagania dotyczące pompowalności i możliwości budowy. < p> Według nowych badań Nanyang Technological University (NTU) w Singapurze, wiele różnych aspektów, takich jak gradacja wielkości cząstek, dodatek chemiczny i składniki materiałów, mogą wpływać na właściwości reologiczne materiału cementowego. Cementowe materiały kompozytowe wzmocnione włóknem są często stosowane w celu zapobiegania pęknięciom i zwiększenia wytrzymałości na rozciąganie, dlatego zespół badawczy NTU uważa, że ​​należy stworzyć rodzaj kompozytów cementowych wzmacnianych włóknami 3D (3DPFRCC), w oparciu o właściwości reologiczne, dla dużych powierzchni. Skalowanie druku 3D.

W artykule zatytułowanym "Wydajne do druku, wysokowydajne, wzmocnione włóknami kompozyty do druku na dużą skalę", naukowcy NTU wyjaśniają, w jaki sposób opracowali nową mieszankę 3DPFRCC, która ma właściwości reologiczne " charakteryzuje się granicą plastyczności i lepkością tworzywa. "

W streszczeniu czytamy:" Kompozyty cementowe drukarskie 3D wymagają specjalnych właściwości reologicznych, na które istotny wpływ mają składniki materiałów. W tej pracy opracowano nową mieszaninę trójwymiarowych kompozytów cementowych wzmocnionych włóknami (3DPFRCC). Scharakteryzowano wydajność reologiczną, czas wiązania i właściwości mechaniczne, przeprowadzono także test drukowania, aby przetestować zdolność do tworzenia i pompowania. Wyniki wskazują, że nowy materiał ma odpowiednie właściwości reologiczne i mechaniczne. Właściwości reologiczne są projektowane w oparciu o wcześniejsze praktyczne testy drukowania. Statyczna i dynamiczna granica plastyczności wynosi odpowiednio 3289 Pa i 314,7 Pa. Lepkość plastyczności wynosi 32,5 Pa · s. Początkowy czas ustawienia wynosi 59,2 minuty. Wytrzymałość na zginanie i wytrzymałość na ściskanie wynoszą 8,6 MPa i71,2 MPa odpowiednio po 28 dniach. Następnie struktura o wymiarach 78 × 60 × 90 cm (L × W × H) została wydrukowana z powodzeniem w ciągu 150 minut, co pokazuje, że ten nowy 3DPFRCC ma doskonałą zdolność do tworzenia i pompowania, co umożliwia drukowanie na dużą skalę. "

Mieszanina stanowi połączenie naturalnego piasku rzecznego, zwykłego cementu portlandzkiego typu I 42,5, pyłu krzemionkowego, włókna PVA z powłoką olejową 0,8% i popiołu klasy F. Próbki giętkie zostały wyprodukowane na betonowej drukarce 3D o konstrukcji gantry. Naukowcy przetestowali mechaniczną wydajność (wytrzymałość na ściskanie i zginanie) materiału i ocenili sposób, w jaki wykonano go podczas rzeczywistego drukowania 3D, a "czas otwarty charakteryzował się ustawieniem czasu". CD3D .

" Modele ciśnienia rosnącego i pompującego wskazują, że wysokość druku i ciśnienie pompowania odpowiadają odpowiednio granicy plastyczności i lepkości tworzywa sztucznego, odpowiednio (Weng i in. 2018). Drukowanie na poziomie miernika wykonali Weng i in. poprzez optymalizację reologii materiałów "- napisali naukowcy. "W oparciu o właściwości reologiczne materiałów stosowanych w jego drukowaniu na poziomie miernika, materiały użyte w tej pracy zostały zaprojektowane przez optymalizację składników materiałów w celu spełnienia wymagań reologicznych dla drukowania na dużą skalę (na poziomie miernika). Poza tym, ustawienie czasu wskazuje czas pracy procesu drukowania 3D, który powinien wystarczyć do procesu drukowania 3D, aby zapewnić pompowalność i odpowiednią wydajność wiązania. "

Po określeniu właściwości mechanicznych materiału, między innymi jakościami, Naukowcy doszli do wniosku, że w celu spełnienia wymogów druku 3D, kompozyty cementowe wymagają specjalnej wydajności reologicznej.

"Wyniki pokazują, że statyczna wydajność i dynamiczna granica plastyczności tego 3DPFRCC wynoszą 3289 Pa i 314,7 Pa, odpowiednio; lepkość plastyczna wynosi 32,5 Pa · s; początkowy czas wiązania wynosi 59,2 minuty; wytrzymałość na zginanie i wytrzymałość na ściskanie wynoszą odpowiednio 8,5 MPa i 71,2 MPa po 28 dniach "- napisali naukowcy. "Ostatecznie w teście drukowania wydrukowano strukturę 78 cm x 60 cm x 90 cm (L x W x H), która pokazuje, że ten nowy materiał ma doskonałą drukowność i jest zdolny do drukowania na dużą skalę."