Onderzoekers van het Centrum voor Informatietechnologie en Architectuur (CITA) van de Koninklijke Deense Academie voor Schone Kunsten en van het Deense Technologisch Instituut hebben een nieuw hybride constructieconcept ontwikkeld met de naam "Sparse Concrete Reinforcement In Meshworks" (SCRIM). hun methode, om te worden gepresenteerd op de komende ROB|ARCH-conferentie en uiteengezet in een paper over Research Gate, pakt bestaande beperkingen in 3D-betonprinten (3DCP) aan, met name met betrekking tot het printen van niet-geëxtrudeerde geometrieën, maakt volledige benutting van zes-assige robotbesturing mogelijk en is gericht op de productie van lichtgewicht componenten.

"Dit onderzoek is het resultaat van een samenwerking tussen CITA en het Betoncentrum van DTI, " Phil Ayres en Wilson Ricardo Leal da Silva, twee van de onderzoekers die het onderzoek uitvoerden, vertelden TechXplore. "DTI nodigde CITA uit om deel te nemen aan een brainstormworkshop om na te denken over hoe we de benaderingen van 3D-betonprinten (3DCP) kunnen heroverwegen in de context van 'Design for Disassembly'. De opdracht was meteen een uitdaging voor de gangbare 3DCP-benaderingen, die de neiging hebben om een ​​'geheel' af te drukken - dit is waar we het idee achter de SCRIM-methode voor ogen hadden."

Beton is momenteel het meest gebruikte materiaal in de bouwsector, toch hebben de hoge consumptieniveaus er ook voor gezorgd dat het een primaire bijdrage levert aan de productie van koolstofdioxide op de planeet. Onderzoekers over de hele wereld hebben daarom manieren onderzocht om de fabricage van beton, het verminderen van de nadelige effecten op het milieu.

In de laatste paar decennia, nieuwe technologie heeft digitale fabricage mogelijk gemaakt, die kunnen leiden tot nieuwe ontwerp- en constructiepraktijken, een daarvan is 3D-betonprinten (3DCP). Echter, de meeste conventionele 3DCP-benaderingen stapelen materiaal verticaal, wat resulteert in een paar beperkingen in de bouworiëntatie en het opnemen van wapening.

"Conventionele 3DCP-benaderingen stapelen materiaal over het algemeen verticaal en hebben uitdagingen met het opnemen van wapening en andere architecturale elementen, " legde Leal da Silva uit. "In tegenstelling tot de stapelaanpak, het SCRIM-concept maakt gebruik van mazen van koolstofvezelversterkt polymeer (CFRP) waarop rechtstreeks wordt gedrukt."

In het SCRIM-concept meshes zijn gerangschikt in 3D-doelgeometrieën, die ook verticale gebieden kunnen omvatten. Beton wordt vervolgens selectief in het gaas gestort, die zowel als wapeningselement als ter plaatse blijvende bekisting fungeert.

"Conceptueel, we kunnen de methode zien als het plaatselijk versterken van een textielmembraan met beton, in plaats van monolithische afdrukken, die ten grondslag ligt aan bestaande benaderingen, ' zei Ayres.

De onderzoekers ontdekten dat naast het verminderen van beperkingen in bouworiëntatie en versterking, hun techniek maakt latere processen mogelijk, zoals het toevoegen en verfraaien van elementen. SCRIM zorgt dus voor meer vrijheid bij het ontwerpen van doelen, het ondersteunen van ingewikkelde geometrieën en het selectief plaatsen van materiaal om ontwerpdoelen te bereiken.

"Er zijn nog steeds uitdagingen die moeten worden opgelost in 3DCP, maar de SCRIM-methode draagt ​​bij aan de diversificatie van het bestaande spectrum van digitale constructiebenaderingen op een gebied dat in de onderzoeksgemeenschap veel wordt verkend. Een belangrijk verschil is dat SCRIM volledig gebruik maakt van de 3D-besturings- en bewegingsmogelijkheden van zesassige robotica, "Zei Ayres. "Vanuit een ontwerpperspectief, dit opent nieuwe creatieve mogelijkheden voor 3DCP. Vanuit een praktisch perspectief, de SCRIM-aanpak maakt off-site printen en op componenten gebaseerde assemblage mogelijk. In aanvulling, omdat beton selectief wordt gestort, dit helpt het betonverbruik te verminderen en maakt de productie van lichtere bouwcomponenten mogelijk."

Om hun methode verder te ontwikkelen, de onderzoekers zijn nu van plan om het ontwerp van de betonmix en de daarmee samenhangende eigenschappen op jonge leeftijd te verfijnen. In aanvulling, ze hopen de mogelijkheid te onderzoeken om op maat gemaakte mazen van koolstofvezelversterkt polymeer (CFRP) te produceren en adaptieve robotbesturing mogelijk te maken om te voorzien in de dynamiek van de 'printtijd'.

"We willen ook een geïntegreerde ontwerpomgeving ontwikkelen, ontwerpintentie koppelen aan simulatie, productieproces analyse en eigenschappen van de resulterende elementen post-productie, ' zei Ayres. 'Eindelijk, we zijn van plan industriële partners te zoeken om het concept te ontwikkelen voor de productie van bouwcomponenten."

© 2018 Tech Xplore