Kỹ thuật in

ETH Zurich tạo ra cây cầu bê tông in 3D đầu tiên không có cốt thép

Các kiến ​​trúc sư và kỹ sư từ Nhóm nghiên cứu khối của ETH Zurich đã sử dụng tính năng in 3D để xây dựng một cây cầu bê tông sử dụng ít vật liệu hơn đáng kể và không cần gia cố bằng thép hoặc vữa.

Được gọi là “Striatus”, cấu trúc được tạo ra với sự hợp tác của Zaha Hadid Architects , chuyên gia in 3D bê tông Incremental3D và công ty vật liệu xây dựng Holcim , và được cho là cây cầu bê tông không cốt thép in 3D đầu tiên. Ổn định chỉ nhờ vào hình dạng của nó, cây cầu được hình thành từ một loại bê tông mới được phát triển, được in ở các góc cụ thể trong các khối có khả năng tự chống đỡ.

“Phương pháp in bê tông 3D chính xác cho phép chúng tôi kết hợp các nguyên tắc của xây dựng mái vòm truyền thống với chế tạo bê tông kỹ thuật số để chỉ sử dụng vật liệu ở những nơi cần thiết về mặt kết cấu mà không tạo ra chất thải,” Philippe Block, Giáo sư ETH cho biết.

Các dự án in 3D xây dựng của ETH Zurich

Các nhà nghiên cứu và kỹ sư từ ETH Zurich gần đây đã thực hiện một loạt các dự án xây dựng bằng công nghệ in 3D.

Trong tháng Bảy 2020, họ đã nghĩ ra một cuốn tiểu thuyết Quy trình in 3D bê tông “vỏ trứng” kết hợp in 3D FDM quy mô lớn của robot với các phương pháp đúc. Phương pháp này cho phép sản xuất các kết cấu bê tông phức tạp theo cách tiết kiệm vật liệu hơn, sử dụng vỏ một lớp mỏng thay cho ván khuôn.

Ván khuôn thường được yêu cầu để hỗ trợ bê tông in 3D vì nó chuyển từ vật liệu lỏng sang thể rắn, điều này có thể tốn kém. Quy trình in 3D vỏ trứng loại bỏ sự cần thiết của ván khuôn và được sử dụng để tạo ra một “cây tương lai” được in 3D cho sân của công ty kỹ thuật Đức Basler & Hofmann .

ETH Zurich trước đây cũng đã hợp tác với Zaha Hadid Architects để tạo ra một gian hàng bê tông vỏ cong in 3D nặng 5 tấn chế tạo kỹ thuật số ngôi nhà ba tầng bằng máy in 3D và cánh tay robot. Gần đây nhất, các kiến ​​trúc sư ETH Zurich đã công bố một dự án mới để xây dựng một 23 – tháp cao mét được tạo thành từ in 3D cột sẽ trở thành một địa điểm văn hóa ở Thụy Sĩ.

The 3D printed bridge, Stratius. Photo via Studio Naaro.
Cầu in 3D , Striatus. Ảnh qua Studio Naaro.

Cầu không gia cố in 3D

Bê tông cốt thép hiện đang được sử dụng để xây dựng hàng triệu tòa nhà trên khắp thế giới tạo ra một lượng lớn khí thải CO2, đặc biệt là thép được sử dụng để gia cố và xi măng được sử dụng trong bê tông. Dự án mới nhất của ETH Zurich đã tìm cách xây dựng một cấu trúc bê tông chịu lực đòi hỏi ít vật liệu hơn đáng kể và không có cốt thép hoặc vữa để ổn định.

Làm việc với các đối tác khác trong dự án, các kỹ sư ETH Zurich đã xây dựng một 12 qua 16 Cầu đi bộ có mái vòm mét trong một công viên ở Venice bằng cách sử dụng in 3D. Striatus được xây dựng bằng các khối bê tông in 3D tạo thành một vòm tương tự như cầu xây truyền thống. Kết cấu được hỗ trợ bởi lực nén, cho phép các lực truyền đến các chân của cây cầu được gắn với nhau trên mặt đất, làm cho kết cấu ổn định.

Bê tông in 3D được sử dụng cho các khối được phát triển cùng với Incremental3D và Holcim, và thay vì được áp dụng theo chiều ngang như bình thường, được đùn theo các góc cụ thể để chúng trực giao – ở góc vuông – với dòng chảy của lực nén. Điều này giữ cho các lớp in được ép lại với nhau mà không cần gia cố hoặc dự ứng lực.

Được làm từ các khối bê tông tự nâng đỡ, cây cầu không cần vữa để giữ với nhau. Điều này có nghĩa là các khối có thể được tháo dỡ và lắp ráp lại ở các vị trí khác nhau, đồng thời các vật liệu cũng có thể được tách ra và tái chế nếu cấu trúc không còn cần thiết.

3D printing a concrete block for the Striatus bridge. Photo via Studio Naaro.
In 3D một khối bê tông cho cầu Striatus. Ảnh qua Studio Naaro.

Xây dựng in 3D với bê tông

So với xây dựng thông thường, in 3D bê tông mang lại lợi ích đáng kể về chi phí và thời gian, do đó công nghệ này ngày càng được sử dụng nhiều hơn để xây dựng. Ngoài ra, bằng cách tái chế phụ gia ván khuôn được sản xuất chẳng hạn như được phát triển bởi BigRep Công ty con của BASF Forward AM , ước tính rằng các công ty xây dựng có thể cắt giảm lượng rác thải liên quan của họ lên đến 60%.

Về chủ đề bền vững, các nhà khoa học tại Đại học Công nghệ Swinburne Đại học Công nghệ Hà Bắc đã biến chất thải xây dựng thành một vật liệu in 3D mới bền vững có khả năng được sử dụng trong các ứng dụng xây dựng hạng nặng.

Nghiên cứu sâu hơn về vật liệu xây dựng có thể in 3D cũng đã được thực hiện bởi các nhà nghiên cứu từ Đại học RMIT ở Úc, người đã làm cho cấu trúc bê tông in 3D mạnh mẽ hơn bởi lấy cảm hứng từ các mẫu vỏ tôm hùm . Trong khi đó, các nhà nghiên cứu từ UC Berkeley có được kết hợp Các mạng bát phân polyme in 3D vào các cấu trúc bê tông trong đó polyme đóng vai trò như một chất gia cố.

Công nghệ in 3D cũng đang được triển khai cho một số dự án xây dựng thương mại, chẳng hạn như Nhóm PERI , bao gồm In 3D một căn hộ ba tầng ở Đức và một phụ gia sản xuất tại nhà gần đây được liệt kê bởi ICON trên thị trường nhà ở Austin. A Hiệu sách bê tông in 3D tại Công viên Đổi mới Vịnh Trí tuệ của Thượng Hải cũng đã mở cửa cho công chúng, đây là công trình mới nhất trong chuỗi các công trình được xây dựng tại công viên thông qua sản xuất phụ gia.

Built from concrete blocks, the bridge does not require any support. Photo via Studio Naaro.
Được xây dựng từ các khối bê tông, cây cầu không cần bất kỳ sự hỗ trợ nào. Ảnh qua Studio Naaro.

Đề cử cho 2021 Giải thưởng ngành in 3D hiện đã được mở, hãy nói xem ai là người dẫn đầu ngành hiện nay.

Đăng ký Bản tin ngành in 3D để biết tin tức mới nhất trong sản xuất phụ gia. Bạn cũng có thể giữ kết nối bằng cách theo dõi chúng tôi trên Twitter và thích chúng tôi trên Facebook.

Tìm kiếm nghề nghiệp trong sản xuất phụ gia? Thăm nom Công việc in 3D vì lựa chọn các vai trò trong ngành.

S đăng ký Kênh Youtube để có các video ngắn, đánh giá và phát lại hội thảo trên web mới nhất về in 3D.

Featured image shows the 3D printed bridge, Striatus. Photo via Studio Naaro.

Related Articles

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *

Back to top button