Symulator druku natryskowego betonu 3D wchodzi do budownictwa

Symulator druku natryskowego betonu 3D umożliwia precyzyjne drukowanie betonu wokół zbrojeń, co zwiększa trwałość konstrukcji.

.Technologie druku 3D w budownictwie napotykają na ograniczenia wynikające z metody ekstruzji, w której beton nakładany jest warstwa po warstwie w bezpośrednim kontakcie z dyszą. Taka technika, choć szybka i ekonomiczna, uniemożliwia drukowanie wokół stalowych zbrojeń, co ogranicza zarówno wytrzymałość, jak i elastyczność projektową konstrukcji. Przełomem w dziedzinie może okazać się nowy symulator druku 3D metodą natryskową opracowany przez zespół profesora Kenjiego Shimady z Carnegie Mellon University.

Nowe narzędzie symulacyjne pozwala dokładnie przewidzieć zachowanie mieszanek betonowych natryskiwanych na powierzchnie, w tym zjawiska takie jak rozprysk, spływanie, czy czas wiązania. Dzięki temu inżynierowie mogą jeszcze przed rozpoczęciem prac zweryfikować, czy dany projekt jest wykonalny technicznie przy użyciu technologii natryskowej.

Testy przeprowadzone we współpracy z japońską firmą Shimizu Corporation, która już wykorzystuje roboty do natryskowego druku betonu, potwierdziły imponującą dokładność modelu do blisko 98% w przewidywaniu grubości wydruku i ponad 90% w odwzorowaniu kształtu w zależności od prędkości dyszy. Opracowany symulator ma znaczenie szczególne w krajach o podwyższonym ryzyku sejsmicznym, takich jak Japonia czy Stany Zjednoczone jak np. Kalifornia, gdzie konstrukcje muszą charakteryzować się wyjątkową odpornością.

.Możliwość drukowania betonu wokół zbrojeń pozwala tworzyć trwalsze i bardziej złożone konstrukcje, które dotąd wymagały tradycyjnego deskowania. Co więcej, dzięki zastosowaniu symulacji opartej na zaawansowanych algorytmach i strukturach danych, czas obliczeń skrócono z wielu godzin do zaledwie kilku minut, co otwiera drogę do weryfikacji lub wprowadzaniu poprawek do projektów nawet na placach budowy. Zespół Carnegie Mellon planuje dalszy rozwój projektu, m.in. poprzez uwzględnienie czynników środowiskowych, takich jak wilgotność i temperatura, oraz dodanie symulacji tynkowania dla uzyskania gładszych powierzchni.

Badacze podkreślają, że technologia druku 3D z betonu metodą natryskową ma potencjał, aby zrewolucjonizować branżę budowlaną. Umożliwi bowiem automatyzację, redukcję kosztów i zwiększenie bezpieczeństwa konstrukcji. Oprócz zaawansowanych systemów pozwalających na nowoczesne projektowanie przestrzeni na planach budowy, nadal znajduje się nowych możliwości dla technologii robotycznych, które wraz z obecnymi systemami mogą przyczynić się do efektywniejszej pracy na placach budowy redukując czas i koszty dotychczas stosowanych rozwiązań.

Oprac: SŚ