Kỹ thuật in

Hệ thống tưới tiêu dựa trên tảo là hệ thống đầu tiên của thế hệ mới của “kiến trúc sống?”

Các nhà nghiên cứu tại Đại học Anh Quốc có trụ sở tại Ai Cập và Cosign Group đã In 3D một sợi tơ đầy tảo vào một hệ thống tưới nước có thể lắp trên mái nhà thân thiện với môi trường.

Được chế tạo để giải quyết lượng lớn nước thải do các đơn vị điều hòa không khí của đất nước sản xuất ra, thiết bị hình ống giống chiếc bình lọc và phân phối lại bất kỳ sản phẩm phụ nào như vậy, để tưới cây kèm theo. đời sống. Trước những thách thức do biến đổi khí hậu đặt ra, các nhà khoa học coi mặt tiền của chúng là một sự thay thế hình tròn hơn cho các bề mặt kính thông thường và là công trình đầu tiên trong dòng “kiến trúc sống” mới.

“Ở Ai Cập, trong mùa hè nắng nóng khắc nghiệt, máy điều hòa không khí tạo ra một lượng lớn nước thải đầu ra, gây thiệt hại lớn cho mặt tiền của các tòa nhà,” nhóm nghiên cứu giải thích. giấy của họ. “ bài báo trình bày một giải pháp sản phẩm sáng tạo được làm từ tảo, nhằm mục đích tái sử dụng nước thải này như một yếu tố mặt tiền cảnh quan tự tưới nước hoạt động như một hệ thống tưới tiêu. ”

A diagram showing the layout of the researchers' 3D printed filtration system.
Hệ thống lọc in 3D của các nhà nghiên cứu. Hình ảnh qua tạp chí Đặc điểm Vật liệu và Liên hệ.

Làm cho công trình xây dựng thân thiện với môi trường

Khi biến đổi khí hậu bắt đầu gây ra biến động nhiệt độ xung quanh trên thế giới, các quốc gia đang ngày càng tìm cách xác định các nguồn năng lượng sạch hơn và vật liệu xây dựng bền vững hơn. Tuy nhiên, những người sống ở các thành phố lớn thường cố gắng đối phó với những thay đổi nhiệt này thông qua việc sử dụng các thiết bị điều hòa không khí 'HVAC' tiêu tốn nhiều điện năng, điều này làm phức tạp thêm vấn đề bằng cách bơm nước ô nhiễm ra ngoài.

Tại thủ đô Cairo của Ai Cập, nơi nổi tiếng về độ ẩm trong mùa hè, các nhà khoa học đã xác định hệ thống AC bị rò rỉ là một vấn đề cụ thể, vì chúng thường không được sửa chữa. gây hư hỏng kiến ​​trúc. Để chống lại điều này, nhóm nghiên cứu đề xuất rằng tảo, một loại chất thải sinh học mà họ nói là “có sẵn một cách khó chịu” dọc theo sông Nile, có thể được tái sử dụng như một cơ sở tròn để xây dựng các đơn vị tái chế nước.

Trước đây, các thiết bị tương tự được gọi là tấm phản ứng quang tảo hoặc 'PBR' đã được chế tạo, sử dụng thực vật để hấp thụ tia nắng mặt trời và giảm nhiệt của các tòa nhà, trước khi tái sử dụng năng lượng này để trồng cùng một loại cây xanh, nhưng sự phức tạp và thiếu quy định xung quanh các thiết bị như vậy cho đến nay đã ngăn cản việc áp dụng rộng rãi chúng trên khắp thủ đô Ai Cập.

Mặt khác, bằng cách sử dụng in 3D, các nhà nghiên cứu tin rằng có thể khắc phục những nhược điểm này và xây dựng PBRs đẹp mắt về mặt thẩm mỹ như một bằng chứng cho cái mà họ gọi là “xây dựng tòa nhà tái tạo”, có khả năng thu gom và lọc nước thải từ các tổ máy điện xoay chiều, đồng thời các tòa nhà điều hòa nhiệt độ.

The 3D printing process behind the team's novel irrigation system.
Quy trình in 3D đằng sau hệ thống tưới mới của nhóm. Ảnh qua tạp chí Đặc điểm Vật liệu và Liên hệ.

'Mặt tiền' được in 3D bền vững

Sau khi mô hình hóa hệ thống tưới tiêu của họ với Phần mềm thiết kế chung Rhino , nhóm đã in 3D nó bằng cách sử dụng Ultimaker 2 Monoprice MP Chọn Mini máy móc. Trong thực tế, họ nhận thấy rằng điều này đạt được tốt nhất bằng cách tạo ra một mẫu thử nghiệm PLA trước, trước khi sử dụng nó để xác định các thông số lý tưởng để tạo ra một đơn vị dựa trên tảo mà không cần bất kỳ hỗ trợ nào.

Đạt được điều này, các nhà khoa học đã tiếp tục in 3D a 40 NS 20 Nguyên mẫu cm từ vật liệu hoàn toàn có nguồn gốc sinh học, bao gồm các chất tạo màng sinh học và tảo, được phát triển bởi Phòng thí nghiệm R&D Atelier LUMA trở lại 2017. Thiết kế cuối cùng của nhóm nghiên cứu có một ống bên ngoài để thu gom chất thải AC, được thiết kế để hỗ trợ khả năng lưu thông của nước, trong khi ống bên trong của nó được chế tạo để làm nguội các chất lỏng này vào thời điểm chúng cần để tưới.

Để đánh giá chức năng của 'kiến trúc sống' của chúng, các nhà nghiên cứu đã tiến hành thử nghiệm mô phỏng bức xạ mặt trời. Một lần nữa, bằng cách sử dụng nền tảng Rhino, nhóm có thể tính toán tác động của việc để thiết bị chứa đầy nước của họ tiếp xúc với cái nóng gay gắt của Cairo vào giữa tháng 7, nhận thấy rằng nó có khả năng hấp thụ tia nắng mặt trời, giảm mức bức xạ nhiệt từ 316. 43 tới 80. 71 kWh / m 2 .

Nếu được nâng cấp thành các tấm xây dựng, các nhà nghiên cứu tin rằng hệ thống của họ không chỉ có thể giúp giảm sự phụ thuộc của mọi người vào AC mà còn cắt giảm mức sử dụng năng lượng của họ. Mặc dù họ thừa nhận rằng sẽ cần thêm thử nghiệm phân tích lợi ích chi phí trước khi thiết bị của họ có thể được mở rộng hiệu quả, họ cũng cho rằng trong tương lai, in 3D sẽ rất quan trọng để mở khóa các thiết kế phức tạp hơn với tiềm năng sử dụng cuối cùng.

“[We have] đã chứng minh khả năng in 3D hệ thống tưới nước ở quy mô nhỏ, sau đó có thể được mở rộng quy mô như một mặt tiền xanh phản ứng sinh học cho tăng trưởng tự kiểm soát trên các tòa nhà ở quy mô đô thị, ”nhóm nghiên cứu kết luận trong bài báo của họ. “Tương lai của in sinh học 3D sẽ cho phép bất kỳ ai tùy chỉnh và in 3D bất kỳ thành phần nào bằng cách sử dụng bất kỳ loại vật liệu nào đơn giản như 'nướng bánh mì.'”

The results of the scientists' solar radiation simulation.
Kết quả mô phỏng bức xạ mặt trời của các nhà khoa học. Hình ảnh qua tạp chí Đặc điểm Vật liệu và Liên hệ.

In 3D trong điều chỉnh nhiệt

Cần thiết bởi cuộc khủng hoảng khí hậu liên tục ngày càng tồi tệ, in 3D là ngày càng được chấp nhận để cho phép xây dựng các tòa nhà mà ít phụ thuộc vào điều hòa không khí thông thường. Mới tháng trước, Trường Kiến trúc UTS đã làm việc với BVN Architecture to In 3D một bộ phận điều hòa không khí với 90 Ít hơn% cacbon thể hiện so với bình thường.

Tương tự như vậy, các kỹ sư tại Microlight3D hiện đang phát triển một cuốn tiểu thuyết vật liệu in 3D vi cấu trúc, cuối cùng có thể cho phép xây dựng các tòa nhà 'tự làm mát'. Hoạt động như một phần của Công nghệ tương lai và mới nổi của EU (FET ), công ty nhằm mục đích giúp chống lại hiện tượng lãng phí nhiệt được gọi là 'đảo nhiệt đô thị.'

BigRep và Cánh tay in 3D của BASF Forward AM đã khởi chạy một Vật liệu ván khuôn bê tông , được thiết kế để giảm chất thải xây dựng trong khi mở khóa các thiết kế phức tạp hơn. Nhắm mục tiêu vào các ứng dụng sử dụng cuối cùng hiện nay, các công ty cho biết dây tóc của họ cho phép các tòa nhà phức tạp được dựng lên với “một phần nhỏ [current] chi phí”.

Phát hiện của các nhà nghiên cứu được trình bày chi tiết trong bài báo của họ có tiêu đề “ Chất thải nước thải : Từ tảo đến thành phần mặt tiền in 3D bằng nhựa tảo sinh học , ”được đồng tác giả bởi Deena El-Mahdy và Ahmed Khaled Youssef.

Để được cập nhật những tin tức mới nhất về in 3D, đừng quên đăng ký kênh Bản tin ngành in 3D hoặc theo dõi chúng tôi trên Twitter hoặc thích trang của chúng tôi trên Facebook .

Để tìm hiểu sâu hơn về sản xuất phụ gia, bạn có thể đăng ký Youtube kênh, có thảo luận, tóm tắt và ảnh chụp in 3D trong thực tế.

Là bạn đang tìm việc làm trong ngành sản xuất phụ gia? Chuyến thăm Công việc in 3D để lựa chọn các vai trò trong ngành.

Hình ảnh nổi bật hiển thị một sơ đồ mô tả nhiệt độ của nước làm mát được thu nhận trong thiết bị in 3D của nhóm. Hình ảnh qua tạp chí Đặc điểm Vật liệu và Liên hệ.

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