Onderzoekers van de Nanyang Technological University, Singapore (NTU Singapore) heeft de mogelijkheid ontwikkeld om een ​​ongemeubileerde badkamer in minder dan een dag te 3D-printen.

Na het afdrukken, de badkamer is ingericht met toiletgarnituur om een ​​prefab unit te worden, klaar voor gebruik in bouwprojecten. Het interieur is voorzien van een wastafel, spiegel, douche, wc-pot, keramisch betegelde wanden en vloeren, compleet met verborgen afvoeren en leidingen.

Dit zou bedrijven kunnen helpen om geprefabriceerde badkamerunits (PBU's) ongeveer 30 procent sneller en 30 procent lichter te bouwen dan de huidige PBU's.

In de afgelopen vier jaar is het onderzoeksteam concentreerde zich op het ontwikkelen van een speciale betonmix die vloeibaar genoeg is om door de slangen en de printmond te stromen, maar kan snel genoeg uitharden zodat de volgende laag erop kan worden afgedrukt. Naast het garanderen van een consistente afdrukkwaliteit, het eindproduct moet ook zo sterk zijn als conventioneel beton.

Het printproces neemt de helft van de tijd in beslag die nodig is bij de constructie van een conventioneel badkamermeubel dat gebruik maakt van betongietwerk. de fittingen, betegelen en afwerken duurt doorgaans nog vijf dagen.

Deze innovatie is ontwikkeld door een gezamenlijk onderzoeksteam onder leiding van Assoc Prof Tan Ming Jen van NTU's Singapore Centre for 3D Printing, in samenwerking met Sembcorp Design and Construction, en Sembcorp architecten en ingenieurs.

Het Singapore Centre for 3D Printing is opgericht door de National Research Foundation (NRF) Singapore, om onderzoek en ontwikkeling te doen op het gebied van 3D-printtechnologie, en de acceptatie van de technologie door bedrijven te versnellen.

De heer Lim Tuang Liang, Directeur bij het Onderzoek, Innovation and Enterprise Coordination Office bij National Research Foundation (NRF) Singapore, zei:"De kracht van Singapore op het gebied van geavanceerde productietechnologieën verdiept zich niet alleen op het gebied van onderzoek, maar ook bij de adoptie en inzet van deze technologieën door onze bedrijven. Dit nieuwste project tussen NTU en Sembcorp is het bewijs van onze sterke onderzoeks- en vertaalcapaciteiten op het gebied van 3D-printen. We zijn verheugd om meer samenwerkingen tussen onze onderzoeksinstituten en innovatiegedreven bedrijven te promoten om de acceptatie van sleuteltechnologieën in de productiesector te stimuleren."

Deze proof-of-concept is bedoeld om de productiviteit van de bouw- en constructie-industrie in Singapore te verbeteren door het gebruik van digitale en robotfabricagemethoden om de behoefte aan geschoolde arbeid en mankracht te verminderen.

Sinds 2014, het is een vereiste voor alle niet-gelande residentiële Government Land Sale (GLS) -sites in Singapore om geprefabriceerde badkamereenheden (PBU) te gebruiken in hun bouwproces.

PBU's worden meestal uit beton gegoten en volledig voorgemonteerd offsite met alle benodigde afwerkingen en fittingen, klaar om te worden opgetild en geïnstalleerd in een bouwproject.

Door het grootste deel van de fabricage off-site te verplaatsen naar de gecontroleerde omgeving van een fabriek, PBU's leveren een tijd- en mankrachtbesparing op van ongeveer 60 procent, in vergelijking met bouw ter plaatse wat de praktijk was vóór 2014. Ook is er een betere controle over de materialen en het prefabricageproces, wat resulteert in een hogere kwaliteit afwerking en minder verspilling.

Assoc Prof Tan zei dat het 3D-printen van een badkamer fabrikanten zou kunnen helpen om hun productietijd te halveren en tegelijkertijd de transportkosten te verlagen. CO2-uitstoot en materiaalverspilling. Er is minder ruimte nodig om hetzelfde aantal PBU's te creëren en op te slaan in het schaarse Singapore, aangezien conventionele PBU's ongeveer twee weken nodig hebben voordat ze klaar kunnen zijn.

"Door on-demand te kunnen printen, bedrijven kunnen besparen op hun voorraadkosten en op mankrachtkosten, omdat ze niet zoveel voorraad hoeven aan te houden en hun werknemers kunnen worden herschikt om taken op een hoger niveau uit te voeren. Deze aanpak verbetert de veiligheid op de werkplek, aangezien robots de constructie van het badkamermeubel doen, " legde prof Tan uit.

Er Lie Liong Tjen, teamleider van Sembcorp Design and Construction, en Sembcorp Architects &Engineers zeiden:"Met 3D-printtechnologie kan beton worden geprint en aangepast. De gecompliceerde vorm van een PBU en zijn wanden kunnen in een sneller tempo worden ontwikkeld en afgedrukt om aan de behoeften van individuele klanten te voldoen, aangezien er geen bekisting of vormen zijn vereist, terwijl conventionele constructie van PBU's met betonnen of lichtgewicht wandpanelen altijd de ontwerpmogelijkheden beperken. In aanvulling, Met 3D-printen kunnen kromlijnige profielen worden gemaakt in plaats van rechtlijnige vormen."

Hoe het badkamermeubel 3D wordt geprint

Het multidisciplinaire team bestaande uit onderzoekers uit verschillende disciplines zoals mechanische, civiele en materiaalkunde, architectuur en robotica, moest eerst speciale betonmengsels ontwikkelen die 3D-geprint konden worden. Nieuwe mengsels zijn onder meer groene bouwmaterialen zoals geopolymeren, die zijn gemaakt van vliegasafval.

Om afdrukken mogelijk te maken, het team moest ook nieuwe print- en controlesystemen ontwikkelen die het debiet van het mondstuk konden afstemmen op de uithardingseigenschappen van het beton.

Het printen werd vervolgens uitgevoerd in een enkele build met behulp van een 6-assige KUKA robotarm, die een bereik heeft van ongeveer 6 meter in diameter. Het speciaal ontworpen betonmengsel werd naar mixers gevoerd en uit een mondstuk op de robotarm gepompt, het materiaal laag voor laag neerleggen volgens de digitale blauwdruk.

Om materiaal te besparen en een gewichtsbesparing tot 30 procent te realiseren, de wanden van de PBU waren bedrukt in een W-roostervorm, die extra sterkte aan de uiteindelijke structuur verleenden.

Het onderzoeksteam heeft twee PBU's geprint en uitgerust. Een van 1,62 m (L) x 1,5 m (B) x 2,8 m (H) werd geprint in slechts 9 uur, terwijl de tweede PBU van 2 m (L) x 2,6 m (B) x 2,8 m (H) in 12 uur.

Gedurende het hele proces, NTU-onderzoekers werkten nauw samen met de ingenieurs van Sembcorp, die industriële input gaven en commentaar gaven op onderzoeksresultaten, evenals verstrekte middelen en materialen voor het 3D-printen. Ze installeerden ook architecturale afwerkingen en sanitair op de twee geprinte PBU's en hielpen bij de algehele logistiek.

Voldoet aan of overtreft de industrienormen

De grotere 3D-geprinte PBU heeft al strenge industriële tests ondergaan, met de resultaten die aantonen dat het voldoet aan de vereiste sterkte en robuustheid zoals uiteengezet in Singapore Standard SS492:2001.

Het ondergaat momenteel waterabsorptie- en brandweerstandstests als onderdeel van de vereisten onder het Building Innovation Panel (BIP) PBU-acceptatiekader.

Het BIP is een platform tussen instanties dat de ontwikkeling en implementatie van haalbare methoden versnelt, processen, oplossingen, technologieën of materialen - om oplossingen te bieden die verder gaan dan die welke de productiviteit verhogen tot elk type innovatie dat de gebouwde omgeving van Singapore kan verbeteren.

De technologie en knowhow die in dit multidisciplinaire project worden gebruikt, worden beschermd door een Technology Disclosure ingediend via NTU's innovatie- en ondernemingsbedrijf, NTUitief, en is gezamenlijk eigendom van de universiteit en Sembcorp.

Vooruit gaan, het team kijkt ernaar uit om de vereiste goedkeuringen voor proeven te krijgen van de Building and Construction Authority of Singapore (BCA) en om de technologie te commercialiseren via licenties of een spin-off bedrijf.