De transformatieve technologie van 3D-printen schudt veel sectoren van de industrie door elkaar, maar het is niets vergeleken met de overlast die de bouw veroorzaakt.

Professor Jay Sanjayan, Directeur van Swinburne's Centre for Sustainable Infrastructure en hoogleraar betonconstructies bij Swinburne, leidt een samenwerking van $ 1,3 miljoen tussen zeven Australische universiteiten om 3D-printen van beton te ontwikkelen.

“Bouw blijft grotendeels handwerk, wat het erg duur maakt, en maakt het zeer moeilijk om in de wereldwijde behoefte aan huisvesting en infrastructuur te voorzien, ' zegt professor Sanjayan.

"De bouw staat open voor verstoring door automatisering, en 3D-printen is een technologie die kan helpen."

Hoewel 3D-printers in de handel verkrijgbaar zijn voor productie, er zijn grote verschillen tussen het printen van vliegtuigonderdelen en het printen van een huis.

"In plaats van fabriekscondities, we moeten printen in het weer, ' zei professor Sanjayan.

"In plaats van een paar kilo materiaal, we moeten tonnen verwerken. En hoewel we niet dezelfde nauwkeurigheid nodig hebben als de lucht- en ruimtevaartindustrie, dat moeten we tegen lage kosten inruilen."

Om de uitdagingen aan te gaan, Professor Sanjayan heeft twee benaderingen onderzocht. De tussenoptie is 'poederbed' 3D-printen, waarin de printer een dun laagje betonpoeder uitstrooit, drukt vervolgens een 'inkt' op waterbasis af die het beton vastzet waar de inkt wordt aangebracht.

Laag voor laag, het proces wordt herhaald. De uitdaging was om het verzamelen en hergebruiken van de enorme hoeveelheden niet-gereageerd poeder die elke oplage genereerde, te automatiseren. zei Sanjayan.

Poederbed was een goede optie voor het vormen van prefab delen van een gebouw in een fabriek.

"We kunnen heel ingewikkelde constructies maken. Maar het was geen proces dat in de wind en regen kon plaatsvinden."

Voor het op locatie printen van beton, er is een machine nodig die vloeibaar beton extrudeert, zei professor Sanjayan.

"Hier, het belangrijkste probleem is het beton zelf, " hij zegt.

Het beton moet vloeibaar blijven in de printer, maar zet zodra het wordt afgedrukt om zijn vorm te behouden en zodat de volgende laag kan worden aangebracht.

Traditioneel beton gedraagt ​​zich niet zo. Momenteel, de meest gebruikelijke aanpak is om het beton zwaar te doseren met chemische vertragers die het vloeibaar houden, dan zwaar doseren met versnellers terwijl het wordt geëxtrudeerd. Maar deze benadering brengt de mechanische eigenschappen van het eindproduct in gevaar.

"We komen met nieuwe cementsoorten die deze eigenschappen intrinsiek hebben, ' zegt professor Sanjayan.

Hoewel hij de details nog niet kan onthullen, een optie is om een ​​geopolymeercement te gebruiken, een materiaal gemaakt van een industrieel afval genaamd vliegas.

"Architecten ontwerpen alles al met de computer, ' zei Sanjayan. 'In plaats van hun plannen op papier af te drukken, met 3D-printen hoeven we maar op een knop te drukken en de machine bouwt het - dat is de ultieme droom."