מבוא

ייצור אדקטיטיבי בבנייה התקדם מטיפוסים בקנה מידה קטן לרכיבים מבניים שכעת הם נבדקים בשטח. בין ההתפתחויות המבטיחות ביותר הוא הסינרגיה בין פלדה בטון 3D מודפסת ומדורגת, בעוד הדפסה תלת מימדית מציעה חופש גיאומטרי בלתי-מת ועלויות צורה מופחתות יותר, אך אין זה רק חוזק רב-מחץ הולם עבור יישומים מבניים רבים.

הבנה של פלדה

Prestressing היה עמוד ראשי של בנייה בטון ביצועים גבוהים במשך עשרות שנים, בשימוש גשרים, מוסכי חניה, ו- high-rises.העיקרון כולל הפעלת מתח דחוס קבוע ל קונקרטי לפני שהוא חווה כל עומס חיצוני משמעותי.זה מושג בדרך כלל באמצעות עשרות סדקים פלדה גבוהה וכתוצאה מכך כוח אמיתי של פלדה גבוהה יותר, הממוקם לפני דחיסות חומר זה, 000 חזק יותר, 000 חומר זה יכול להיות מתוחה, לאחר מכן נגד הדחיסה, כאשר זה עומד על הדחיסה חומר קונקרטית חומר זה, לפני הלחץ העליון של חומר לחץ על ידי לחץ על הדחיסה, על ידי הלחץ העליון של חומר זה, על ידי הלחץ העליון של חומר ניקוי, 000.

יש שתי שיטות עיקריות: FLT:0 (הפצה מוקדמת) 1 ו- (FLT:2post-tensioningFLT 3: 3) ב- pre-tensioning, הנתונים מתוחים לפני ה- Conta ממוקם; לאחר הנוקשות של ה-D, ה-Dateronicssssssssates, יש צורך ב-Dreativesto-D-D-D-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to

חומרים פלדה ונכסים

פלדה המשמשת להסרה חייבת להיות בעלת כוח רב-עוצמה גבוהה, דיקטטורות טובות, והתנגדות להפחתה בלחץ.בדרך כלל, שבעה-חוטים או ברים סטריגרים גבוהים מועסקים. בהקשר של בטון 3D- מודפס, אינטראקציה בין משטח פלדה לבין מפרט השכבות המודפסות היא קריטית.הקשר בין הנוטה וה קונקרטי הסובב – בין אם מושג באמצעות דבקות, בין אם הוא לעתים קרובות, בין אם הוא מניקה, ובין אם הוא משמש להשפעות מכניות, או מחוספסות, או מכוונות, לבין לחץ דם גבוה יותר, לבין ⁇ , לבין ⁇ , לבין ⁇ , לבין ⁇ , לבין ⁇ , לבין ההשפעות של שימוש נרחבות יותר, לבין ⁇ .

הסעיף של Prestressing and 3D Printing

מבנים בטון מודפס 3D בנוי שכבה על ידי שכבת באמצעות מרגמה מלטיבית כי הוא extruded דרך nozzle. תהליך זה יוצר באופן טבעי תכונות מכניות anisotropic - הקשר בין שכבות הוא לעתים קרובות חלש יותר מהחומר בתוך שכבה. היכרות מראש יכול לעזור להתגבר על החולשות האלה על ידי הצבת כל החלקה בדחיסה, ובכך להפחית את הסבירות של כישלונות הדדית.

  • (FLT:0) Embedded נטוon מיקום: FIRLT:1 ; לעתים קרובות a t נוטה מכוסים או מוט פלדה - ממוקם בתוך השכבות המודפסות כמו המבנה נבנה.לאחר הדפסה, נוטה מעוגן ומתמתח.
  • (FLT:0) ,Post-tensioned ducts: ⁇ 1 (החלים) או רִיק מודפסים לתוך המבנה.לאחר הבטון ריפא, נוטה נמסים דרך הדוכסים האלה, מתחים, ונופשים.זה נמנע מהתערבות עם תהליך ההדפסה, אך דורש עיצוב גאומטריה זהיר כדי להתאים את נתיבי הדיוט.
  • (FLT:0) סיקור חיצוני: FLT:1 ; Tendons ממוקמים מחוץ לסעיף הצלב הבטון (למשל, לאורך פני השטח החיצוניים או צינורות חיצוניים). גישה זו מפשטת בנייה, אך מציעה פחות יעילות בשימוש חומרי ודורשת פרטים מיוחדים לעגן.

כל טכניקה מציגה את ההפקעות המסחריות מבחינת איכות האג"ח, הגנה על קורוזיה, וקלות של מערכות רובוטיות המסוגלות להציב ולמתיחות בנסים בקונצרט עם ראש ההדפסה הן בפיתוח.ב-FLT:0 ETH ציריךFLT:1, גשר בטון מודפס תלת-ממדי, המשלב כבלים לאחר לחץ-מוכיח את יכולת הגישה, השגת בלתי-אפשרי עם בלתי-אפשריות מודפסת.

יתרונות ב Depth

אפשרויות ל-Structural Capacity

המחוות מאפשר בטון מודפס לשאת רגעים גבוהים יותר של כיאות, וכוחות Shear תוך שמירה על קטע צלב סלנדר.זה חשוב במיוחד עבור לוחות הרצפה, לוחות גשר, ואלמנטים גג ארוך טווח מוטבע עם שיטות תוספת. על ידי הסרת מתחים Tenile, כי מתח ביעילות מגביר את יכולת הטעינה על ידי גורם של שניים עד שלושה בהשוואה לחלק שווה ערך לא יציב.

בקרת סדקים ויציבות

ב בטון מודפס 3D, לעתים קרובות קרקרים מתרחשת עקב התכווצות, אפקטים תרמיים או טעינה.סדקים אלה יכולים להתפשר על עמידות על ידי מתן לחות וכלורידים כדי להגיע לתגבורת.התחבירה שומרת על הפן באופן קונקרטי בעיקר בדחיסה תחת עומסי שירות, צמצום דרמטי היווצרות של סדקים.זה מועיל במיוחד עבור מבנים חשופים לסביבות אגרסיביות, כגון תשתיות ימיות או מתקני פסולת.

עיצוב Flexibility

הדפסה תלת מימדית מצטיין בייצור צורות מורכבות, לא תעמולה כי הם מאתגרים ליצור באמצעות צורה מסורתית.Prestressing יכול להיות מותאם לעקוב אחר הגיאומטריה מורכבת אלה על ידי ריפוי נוטה לאורך פרופיל שנקבע מראש. Post-tensioned נוטה יכול deviate ביושרה אנכית או אופקית בתוך עומק של החלק, המאפשר את הכוח המניע להיות מבוזר באופן אופטימלי סינרגיה זו מאפשר מהנדסים מבניים ו-Kreatives-s-s-reatives-reatives-abstatives-reatives-tos-reatives-tos-tos-tos-tos-tos-tos-tos-tos-tos-tos-tos-reatives-tos-tos-tos-tos-tos-tos-tos-tos-tos-reatives-reatives-reatives-reatives-tos-tos-tos-tos-reatives-tos-tos-tos-tos-tos-tos-tos-tos-tos-tos-tos-tos-tos-tos-re

יעילות חומרית וקיימות

מאחר שההתחמצה מאפשרת טווחים ארוכים יותר וסעיפים של מעבר לחיתוך, נפח הבטון הכולל הנדרש יכול להיות מופחת על ידי 30–50% בהשוואה לאלמנטים קונקרטיים חזקים יותר.הפחתה זו מתורגמת ישירות לפחמן פחמן ממותג נמוך יותר, שכן ייצור מלט הוא מקור כמותי של פליטות CO2.יתר על ידי הסרת ריבור קונבנציונלי – לעיתים קרובות מונח באופן ידני – מנקה את פלדה לצריכה, אך גבוהה, כאשר ניתן לייעל את מחזור חיים כפול (DFDR) עדיין נחשב להחלפה באופן קבוע, במיוחד, אם הוא אורך משקלו של 3DFDR.

אתגרים ומכשולים טכניים

למרות ההבטחה, יש להתגבר על כמה מכשולים מעשיים לפני שהחומר המותקן 3D הופך לשגרה.

קשר בין פלדה ומדפסת Concrete

הממשק בין הטינטון prestressing לבין שכבות מודפס לעתים קרובות פחות הומוגני מאשר בקובעת מטוסים, משטח יבשה, וקווים שכבתיים יכול להפחית את כוח האג"ח.ב חברים pre-tensioned, פיתוח אג"ח מספיק חיוני להעברת כוח לפני הלחץ לאורך זמן קצר.מחקר הוא חקר טיפולים על פני השטח - כמו חול-blasting או יישום של חיבור - ואופטימיזציה של הפרמטרים ההדפסה (ללא מהירות), כדי לעמוד סביב חומר קומפקטי).

תאימות חומרית

תערובת בטון מודפס הם בדרך כלל יבש ונוקשות יותר מאשר סט קונקרטי כדי להבטיח שימור צורה לאחר extrusion. יחס מים נמוך זה לcement להפחית התכווצות autogenous אבל יכול גם להוביל לנוקשות מהירה, מה שהופך את זה קשה להטמיע נוטה במלואו.החולה ומצמצמצמצמצמצמצמצמצמצמצמצמצמצמצמצמצמצמצמצמצמצוץ התנהגות של החומר המודפס גם שונה מזה של הפסדים קונקרטיים (בשלה, קריפט, , חיזוי, , , , , , , חיזוי , , , רציפות) וירידה משמעותית של חיזוי לטווח קצר של חיזוי יכול להיות חיזוי מדויק של חומר מדויק של חומר הדפסה הוא דורש בדיקה מדויקת של חומר מודפס.

אזור ההדבקה וההתמדה

לאחר התעלות, אזורי העוגן חווים לחצים מקומיים גבוהים.דפס בטון לא יכול להיות אותו כוח או הומוגניות כמו להטיל בטון כדי לעמוד בפני הכוחות מרוכזים אלה, המוביל לחיתוך או פיצול. Reinforcing אזורי העוגן עם חיזוק מקומי נוסף - כגון סיבי פלדה קצרים או מוביל - הוא פתרון פוטנציאלי.

הגנה על קורוזיה

פלדה מתחזה היא רגישה לסדקים מתחים וזיכרון מימן, במיוחד אם נחשפים לכלורידים. בחברים מודפסים שבו עובי יכול להשתנות עקב שכבה מלמטה, להבטיח שכבת הגנה אחידה מאתגרת. ⁇ מלאה של דוקטרים לאחר נשטנים הוא חיוני, אבל הזרקת זעזוע לתוך סדרה של cavities מודפס עשוי להיות קשה יותר מאשר ctgoxy חלק.

תהליך הדפסה Constraints

הגדלת מיקום נוטה או דוקט לתוך נתיב ההדפסה מוסיף מורכבות לתכנות הרובוטית.ראש ההדפסה חייב או הפסקה כדי לאפשר כניסה נוטה או להיות מצויד עם כלי משני להניח את הפלדה. Nozzle התנגשות עם נוטה להציב נוטה חייב להיות להימנע.עבור נוטה מעוקל, nozzle עשוי צריך לעקוב אחר אותה עקומה, אשר יכול להשפיע על מהירות הדפסה ושכבה אלה.

מחקר ופיתוח נוכחי

קבוצות מחקר רבות ברחבי העולם מטפלות באתגרים אלה.ב-FLT:0 University of Twenteph:1, צוות פיתח שיטה להדפיס בטון סביב כבלי פלדה להציב באופן פסיבי, ולאחר מכן מתח אותם לאחר ריפוי.המבחנים שלהם הראו כי קדומים מודפסים מראש השיגו 60% כוח flexural גבוה יותר מאשר לא מצופה ממערכות: ETHFLT2: 2, 000 , 000 , 000 , 000 הולכי רגל, 000 הולכי רגל בנוי על ידי מבנה מודפסים, 000 הולכי רגל, 000 הולכי רגל מלא של הגשר המלא של הולכי רגל.

מערכות מתח רובוטיות שיכולות ליישם עומס בעוד ההדפסה עדיין במצב ירוק נחקרות. "התחילת התבגרות" הזו עלולה להפחית את ההפסדים על ידי יישום הכוח לפני הצטמצמות התפתחה באופן מלא.גבול אחר הוא FLT:0 חכם יותר prestressingPrestressing FLT:1 - תוך שמירה על חיישנים אופטיים לאורך נוטה לפקח על רמות הלחץ ולהתאים באמצעות מתח פעיל בתגובתיות ניסיונית או לטעינה, תוך כדי חיקוי שינויים סביבתיים לטווח ארוך, תוך כדי .

בתחום החומרים, החוקרים מפתחים בטון בעל ביצועים גבוהים עם מצמרר מופחת וכווץ, המיועד במיוחד עבור prestressing. Ultra- high- ביצועים ביצועים קונקרטי (UHPC) ניסוחים, המשמש לעתים קרובות תיקון הגשר, להראות הבטחה בגלל העוצמה הדחיסה הגבוהה שלהם ואת יכולת נמוכה.שלב UHPC עם prestressing יכול להניב אלמנטים מודפסים עם עמידות יוצאת דופן וקיבולת.

מחקרים ויישומים פוטנציאליים

מספר יישומים בולטים ממחישים את הפוטנציאל.ה-FLT:0 [3D-printed Footbridge in Nijmegen, הולנדearFLT:1, מותקן בשנת 2022, משתמש ברים לאחר לחץ דם אשר עוברים דרך פלחים קונקרטיים מודפסים.גשר משתרע על 8.5 מ' עם עובי של רק 150 מ"מ ניטור נתונים מראה סטיות מינימליות ולא גלוי לאחר שנה אחת של שירות.

יישומים מבטיחים אחרים כוללים:

  • (ב) ניתן למלא את רצפת ה-Precast:FLT:1; A 3D-printed mould הטופס ניתן למלא בטון לא מחוספס, ולאחר מכן מצופה דק מודפס מחלחל - תוך שימוש בבנייה מהירה עם ביצועים מבניים.
  • (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • מגדלי טורבינות ב-FLT:0 (Wind טורבינות:0) 1FLT:1, מגדלים בעלי 3D מודפסים עם נטים לאחר חתונות נחשב כחלופה בעלות נמוכה למגדלי פלדה, במיוחד באזורים עם גישה מוגבלת של גולגולת.
  • (FLT:0) תשתיות מרין: FLT:1 Seaקירים ו-Breakwaters בכפוף לאפקט הגל ניתן להדפיס עם אלמנטים מוכים המתנגדים לעומס מחזורי ולקורוזיון.

תחזית לעתיד ומסקנות

ההיתוך של בטון מודפס תלת מימד עם פלדה מתחזה הוא יותר מאשר שיפור מצטבר - זה שינוי פרדיגמה שיכול לשנות את איך אנחנו מעצבים ולבנות אלמנטים מבניים.היכולת ליצור רכיבים קלים, חזקים, עמידים ללא איפור מסורתי או חיזוק פלדה צפופה פותח את הדלת לבנייה מהירה יותר, צריכת חומרית נמוכה יותר, וצורות שאפתניות מבחינה ארכיטקטונית.

בטווח הקרוב, אנו יכולים לצפות לראות אלמנטים מודפסים מוכוחים המשמשים גשרים הולכי רגל, מבנים זמניים ומערכות רצפת פנים. כמו מערכות רובוטיות בוגרות ותכונות חומריות לשפר, פרויקטים גדולים יותר - גשרים מהירים, לוחות קומה גבוהים, ואפילו מגדלים - עשויים להיות אפשריים. למערכות מתחנן חכמות שמתאימות באופן פעיל לטעון יהיו ככל הנראה כטכנולוגיה של הדור הבא, שיפור עמידות וצמצום עלויות תחזוקה.

תעשיית הבנייה עומדת על סף עידן חדש שבו עיצוב דיגיטלי, ייצור תוספים ומהנדסים מתקדמים התכנסו.מהנדסים, אדריכלים ומדענים חומריים חייבים לשתף פעולה לפיתוח תקנים והנחיות עיצוב שענות על ההתנהגות הייחודית של בטון מודפס מראש.עם המשך השקעה וחדשנות, הפוטנציאל של הפרה של פלדה במבנים קונקרטיים מודפסים 3D יהפכו למציאות מעשית, לעצב מחדש את הסביבה הבנויה לדורות הבאים.