תעשיית הבנייה עוברת שינוי פרדיגמטי עם שילוב של ייצור התוסף, הידוע בדרך כלל כדפסת תלת-ממדית, לתהליכי בנייה. טכנולוגיה זו מאפשרת יצירת רכיבים גיאומטריים מותאמים מאוד, מורכבים שהיו בלתי אפשריים או בלתי-כלכליים עם שיטות מסורתיות. טכנולוגיה קריטית המאפשרת מאחורי ביצוע המבנים המתוקשים 3D-מחדש אלה בטוח, חזק, עמיד הוא prestressing פלדה.

התפתחותה של פלדה מוקדמת בבנייה

פלדה מפרצת כבר אבן הפינה של הנדסה אזרחית מודרנית במשך יותר ממאה שנים, בעיקר בשימוש גשרים, בניינים גבוהים וגרמי חניה מודפסים.העיקרון הוא פשוט אך חזק: נוטה פלדה גבוהה או כבלים מתחים ליישם כוחות דחוסים כדי בטון, נגד כוחות מתכתיים מהירים כי בטון לבד לא יכול להתמודד עם זה עלייה משמעותית יכולת עלייה משמעותית, צמצום סדק, ומאפשר עבור טמפרטורות מתוחכמות יותר (דונות) עם מצופה על פני 3 פרקים מתקדמים).

מימון של Prestressing Steel

כיצד Prestressing Works

מתח כרוך יישום כוח דחיסה קבוע בטון לפני שהוא נתון עומסי שירות.זה מושג על ידי מתח גבוה סטרנדים פלדה גבוהה סטריאנס (בדרך כלל שבעה חוטים) או ברים.הפלדה הוא הדגיש עד אחוז גבוה של כוח התשואות שלה, וכוח מועבר בטון באמצעות עיגון מכני או אג"ח.

סוגי פלדה Prestressing

  • (FLT:0) סטרייס-רבורד סטראנד וחוט: 1 הסוג הנפוץ ביותר, המיוצר מפלדה פחמן גבוה.הוא מציע חוזק רב-קרקעי גבוה (למשל, 1860 MPa) ודוכסות טובה.עבור הדפסה תלת-ממדית, יצרנים מפתחים דקים, גרסאות גמישות יותר שיכולות לעקוב אחר עקומות הדוקות.
  • (FLT:0)Low-relaxation strand:cioFLT:1) סוג זה שיפר את שימור העומס לאורך זמן, צמצום אובדן טרום ארוך טווח.זה הופך לסטנדרט עבור יישומים ביצועים גבוהים, כולל מבנים מודפסים 3D הדורשים הדגמה מינימלית.
  • (FLT:0)Steel ברים (תקראבר): ibLT:1 בשימוש עבור יישומים גדולים יותר לאחר התעלות.חדשנות כוללים ברים עם גאומטריה חוט משופר עבור העוגן טוב יותר בטון מודפס.
  • (FLT:0) נוטה: FLT:1; איור 1 אפיקסי, או נירוסטה אפשרויות לספק עמידות קורוזיה. ציפויים המבוססים על פולימר חדש מפותחים לעמוד בחום של כמה תהליכי הדפסה 3D וחיבור טוב יותר עם שכבות קונקרטיות טריות.

אתגרים בשילוב Prestressing with 3D Printing

חדירה של פלדה לתוך רכיבי בנייה מודפסים 3D מציגה קשיים ספציפיים אשר הובילו חדשנות:

  • (FLT:0) גליאומטריה של ⁇ : 1FLT:1 מבנים מודפסים 3D לעתים קרובות יש מסלולים מורכבים, לא לינארי.טיונים ישרים או כבלים הם קשה לשלב.
  • התנהגות:0 [Bond Behavior:FLT:1] תהליך החדירה השכבתי יוצר ממשקים בין סדקים מודפסים.הקשר בין הפרה של פלדה לבין הבטון המודפס חייב להיות אמין.
  • (FLT:0) חשיפה ל-Heat:FLT:1 כמה תהליכי הדפסה תלת-ממדיים (למשל, פליטה פולימרית מסוימת או ריפוי קונקרטי עם חימום מוטבע) יכולים לחשוף פלדה לטמפרטורות גבוהות, שעלולות להשפיע על התכונות המכאניות שלה או לגרום להתרחבות תרמית כי מרענת את הטרמפ.
  • (FLT:0Corrosion Protection: FLT:1 ייצור אדריטיטיבי לעתים קרובות משתמש בחומרים עם פורוזיות גבוהה יותר או אדמיקסים כימיים שיכולים להאיץ את קורוזיה.בנוסף, הגיאומטריה המדויקת של רכיבים מודפסים עשויה להקשות על יישום שכבות הגנה corrosion קונבנציונליות.
  • (FLT:0) רגישה ומעקב: כוחות ההפריה של ה-FLT:1 חייבים להיות נשמרים על פני החיים של המבנה.באלמנטים מודפסים תלת-ממדיים, גישה לבדיקה עשויה להיות מוגבלת.

חידושים מרכזיים ב Prestressing Steel for 3D Printing

פלדה גמישה וניתנת לצורה

strands מסורתיים הם נוקשים ויש להם רדיוס קצר כי להגביל את השימוש שלהם אלמנטים מודפסים מעוקלים. התפתחויות מתכתלוורגיות האחרונות יצרו סגסוגת פלדה חדשה עם ctility משופרת ללא הקרבת כוח רבנים. אלה נוטה להיות כפוף הרבה יותר חזק רדיוני, המאפשר להם לעקוב אחר נתיבים רעועים של קירות מודפסים 3D, קשתות, וריאציות רובוטיות לעתים קרובות משולבים לתוך מבנים גמישים.

Corrosion-Resistant Betaing Technologies

עמידותם של מבנים קונקרטיים מודפסים 3D היא דאגה גדולה, במיוחד עבור אלמנטים חשופים כמו piers גשר או חזיתות בניין. ציפויים חדשים עמידים קורוזיה עבור פלדה מתחזים הם במיוחד לקשור עם הסביבה הגבוהה של הבטון של בטון טרי תוך התנגדות התקפה מפחמן או כלורידים. עבור הדפסה 3D, ציפויים אלה חייבים גם לעמוד בפני הטמפרטורות Shear של כוחות איטיים ותהליך זה יכול לכלול את זה יכול להתרחש.

  • (FLT:0) ציפויים היברידיים אורגניים: אנדרופט 1 משלב epoxy ריבאונדים עם קרמיקה או קשקשים זכוכית כדי ליצור מחסום שהוא גמיש וקשה.
  • (FLT:0) ציפוי ההפלה: אנדרל 1 (In משלבים מיקרו-capsulesules) המשחררים מעכבי קורוזיה כאשר הם יוצרים, מספקים הגנה פעילה בשכבות מודפסות פגיעות.
  • (FLT:0) ציפויים מטלקליים: FLT:1, סגסוגת Zinc-aluminum מוחל באמצעות גלימות חמות או אלקטרודה, מותאם לדרישות השטח הייחודיות של נוטה מודפס 3D.

חיישנים חכמים ו ניטור

אחת החידושים המבטיחים ביותר היא שילוב של חיישני סיבים אופטיים, מדצי זנים, או אלמנטים אדזואלקטריים ישירות לתוך או על פלדה המחוננת.חיישנים אלה יכולים למדוד מתח, טמפרטורה, ופליטות אקוסטיות בזמן אמת.

  • (FLT:0) אימות מתח מתח: FLT:1 במהלך הבנייה, חיישנים להבטיח כי המחט החל הוא הנכון ואף מופץ באופן שווה על פני האלמנט המודפס.
  • (FLT:0) ניטור בריאות מבני לטווח ארוך: FLT:1 , מעקב מתמיד אחר רגיעה, חרטה או נזק מעומס יתר או חשיפה סביבתית.
  • (FLT:0) בקרת איכות של תהליך ההדפסה: חיישנים של ההרחבה: ⁇ 1) יכולים לזהות את האנומליות בפירוק קונקרטי סביב הפלדה, כגון ריקות או אגירת עניים.

העברת נתונים אלחוטית משולבת, חיסול הצורך מחברים פיזיים שיכולים לפשרה את ההדפסה.לדוגמה, חוקרים ב-TU עיןdhoven הפגינו נוטה משונן של RFID הדו"ח נתונים מתוחים במהלך חיי קרן מודפסת.

High-Temperature and Fire-Resistant Steels

כמה תהליכי הדפסה תלת-ממדיים כרוכים בהחלפת חום או שימוש באלמנטים מוטבעים כדי להאיץ את ההייבשות.פלדה טרום-התחמורת האמנה יכול לאבד כוח בטמפרטורות גבוהות (למשל, מעל 300 מעלות צלזיוס) חידושים כוללים פלדות מיקרו-כלודות אשר שומרות גבוהות של עשרות עד 500 מעלות צלזיוס, כמו גם ציפויים מתקדמים של אש כי בtumes כדי להגן על פלדה, להבטיח את אותם חומרים מבניים.

אנקזציות מיוחדות ומחברות

יש להעביר כוחות מנחים למסה בטון 3D מודפס.מערכות העוגן החדשות נועדו שניתן להטמיע במהלך הדפסה, כגון:

  • (ב) ⁇ :0) , ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (FLT:0) שינויים באורך מלא:FLT:1 , טקסט על פני השטח או רצם על הפלדה כדי לשפר את הקשר עם הבטון השכב, כולל צלעות helical שיוצרות החלפה מכנית עם כל פיסת מודפס.
  • (FLT:0) מערכות ללא ספק: FLT:1 נצלו חיכוך ודחיסה בגיאומטריה מעוגלת לנגב עצמי, להפחית את הצורך בלוקים מעוגן דיסקרטי.

יתרונות של פלדה מתקדמת Prestressing בבנייה 3D-Printed

השילוב של חידושים אלה מניב יתרונות משמעותיים הן על פני ההדבקה המקובלת והן על בטון מודפס בלתי מוגבל:

  • (FLT:0) חיזוק מבני:FLT:1 ניתן לעשות רכיבים מודפסים במשקל תוך ביצוע עומסים כבדים יותר, צמצום השימוש בחומרים עד 40% ביישומים מסוימים.
  • (FLT:0) גדול יותר עיצוב חופש: 1FLT אדריכלים יכולים לעצב צורות אורגניות חינם, תותחים, ופגזים דקים כי יהיה בלתי אפשרי מבחינה מבנית ללא מתח.
  • (FLT:0) שיפור עמידות: FLT:1 , ציפויים עמידים בפני קורוזיה ופריח הולם מצמצם את סדקים, להאריך את חיי השירות אפילו בסביבות אגרסיביות.
  • (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (FLT:0) אספקת פסולת בנייה: 1FLT:1 הדפסת 3D משתמשת רק בחומר המדויק הדרוש, ומניעה מאפשרת אופטימיזציה של חלקי צלב, עוד צמצום פסולת.
  • (FLT:0Speed של בנייה:FLT:1) אלמנטים מודפסים מחומצים ניתן לחדור עם דיוק גבוה ומותקן במהירות באתר, תוך שילוב היתרונות של ייצור תוספים עם יעילות מבנית.

יישומים אמיתיים ומקריות

Precast Prestressed Beta Beams for Bridges

כמה פרויקטים מחקריים ויישומים מסחריים מוקדמים הוכיחו את יכולת הטכנולוגיה הזו.לדוגמה, הגשר הבטון הראשון בעל 3D מודפס מראש עבור רוכבי אופניים (הכניסה לניג'מגן, הולנד) השתמש בשילוב של נטייה קונבנציונלית עם strands strlaxation מותאם במיוחד שהוצבו באזור המתח.

הדפסת קירות פאנלים עם פוסט-רגישות

בבניית לוחות קיר מודפסים גבוהים לעתים קרובות דורשים חיזוק נגד עומסי רוח. חברות כמו COBOD ו-Sika פיתחו מערכות שבהן כבלים בעלי יכולת גבוהה מותקנים דרך דוקטים מודפסים לקירות.לאחר שהחומה הוקמה, הכבלים נמצאים כעת בשימוש בפרויקטים דיור סבירים באפריקה ובאירופה, שם חיזוק פלדה הוא יקר וחייב להיות בעל יכולת כלכלית.

מבנה ארצ'ר מורכב

ארצ' ומבנים דום נהנים מאוד מהטבע הדחוס של ההיגוי. על ידי הצבת נטים גמישים לאורך הקשת צלעות, המבנה כולו מוכנס לדחיסה, ומאפשר עיצובים מאוד גלויים ופתוחים.השימוש במעילים קורוזוניים עמידים עמידים על ידי צמידים הוא קריטי ביישומים אלה עקב חשיפה למזג אוויר.

תיקון ותיקון

קידום החידושים פלדה אינם רק עבור בנייה חדשה. 3D הדפסה ניתן להשתמש כדי להוסיף prestressing מבנים פגומים קיימים על ידי הדפסה פרופילים קונקרטיים על פני השטח ולאחר מכן הצבת ומתח פלדה נוטה בתוך אותם.טכניקה זו שימש לחזק עמודות ודבורים במבנים היסטוריים.הגמישות של פלדות חדשות היא חיונית כדי להתאים את הגיאומטריה הקיימת.

כיוונים עתידיים

סינרגיה עם מיקס מתקדם

המחקר נמשך לדפסת בטון כי הוא מותאם לחיבור עם פלדה מתחננת.זה כולל באמצעות מרגמות עמידים בסיבים, סוכנים שותפים עצמית, וננו-סייקה כדי לשפר את החידה ולהקטין את הריקים סביב הפלדה.

שילוב אוטומטי בתהליכי הדפסה

זרועות רובוט מצוידות במזמינים ומערכות מתחים של נטים יכולים להציב ולדגיש את הפלדה בזמן אמת, שכן הבטון הוא extruded. זה ייצור סגור-loop יאפשר להסרה "בדיוק בזמן-מה", שבו מתח מוחל בעוד הבטון הוא עדיין טרי, מנוקד קשר וצמצום הצורך בעגנות גדולות.

תאומים ובלוקצ'יין לאיכות

כל נוטה חכם יכול להיות חלק מהתאום הדיגיטלי, תוך שהוא מצמיד את ההיסטוריה המתחת שלה, חשיפה לטמפרטורה ואיכות האג"ח.ניתן לרשום נתונים אלה על בלוקצ'יין עבור רשומות בנייה בלתי ממותרות, שיפור תהליכי הסמכה וביטוח עבור מבנים מודפסים.

הערכה והערכה מחזור חיים

השימוש בפלדה טרום-המתחת מפחית את הצריכה החומרית הכוללת.עם שיפורים נוספים במיחזור של הפלדה ופיתוח של ציפויים המבוססים על ביולוגית, טביעת הרגל של רכיבי הדפסה ניתן להפחית משמעותית בהשוואה ל בטון חזק.

מסקנה

חידושים בפלדה prestressing הם פותחים את מלוא הפוטנציאל של בנייה מודפסת תלת מימדי.על ידי התייחסות לאתגרים הייחודיים של ייצור תוספת - כגון מורכבות גיאומטרית, התנהגות אג"ח ועמידות סביבתית - מהנדסים ומדענים חומריים יצרו נוטה פלדה גמישים, חכמים, קורוזיים, עמידים, מסוגלים עם הקפדה של הדפסה, מגשרים ועד לבניית קירות, שילוב של מבנים מתקדמים, מאפשר לנוור אמיתי, כמו גם פיתוח יעיל יותר, כמו גם מודלים מתקדמים, כמו גם מודלים מתקדמים יותר, כמו גם פיתוח יציבים מתקדמים, כמו גם מודלים מתקדמים, כמו גם מודלים מתקדמים יותר, כמו גם מודלים מתקדמים, כמו גם מודלים מתקדמים, כמו גם פיתוח יציבים יותר, כמו פיתוח יציבים יותר, מסוגל, מסוגל לצפות כי הם יותר, כמו גם מודלים מתקדמים יותר, כמו גם מודלים מתקדמים יותר, כמו גם מודלים מתקדמים, כמו גם מודלים מתקדמים יותר, כמו פיתוח יציבים יותר, כמו פיתוח יציבים יותר, כמו גם מודלים מתקדמים יותר, כמו פיתוח יציבים, מסוגל, כמו גם מודלים מתקדמים יותר, מסוגל, כמו גם מודלים מתקדמים יותר, כמו גם פיתוח יציבים, ללא יכולת, מסוגל, מסוגל, מסוגל, כמו פיתוח יציבים יותר, כמו גם פיתוח יציבים יותר, כמו פיתוח יציבים יותר,

(ב) ויקרא: "ה'" (ב)

  • אוניברסיטת טכנולוגיה (FLT:0) אוניברסיטת וינה - 3D מודפס הגשר המחויב 1
  • (ב) 0Sika - 3D Printing Solutions for ConstructionsFLT 1
  • (ב) ◄ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • מאמר זה של המאמר: התנהגות בונד של פלדה מכוונת 3D-printed בטוןFLT 1