新研究：ロボット3Dプリントによるツイストコンクリート設計がひび割れ抵抗を63％向上

Tokyoプリンストン大学のエンジニアたちは、コンクリート部品のひび割れを防ぐ新しい方法を開発しました。彼らは古代のシーラカンスを研究し、コンクリートに二重らせん構造を取り入れました。この新技術により、コンクリートの耐ひび割れ性は従来の方法よりも63%向上しています。

彼らが使用したプロセスには次のような手順が含まれています。

建築設計、積層造形技術、精密な材料の配置を行う産業ロボットについて。

レザ・モイニ助教授のチームは、コンクリート構造の新しい設計を開発しました。この設計では、糸を三次元に配置し、緩やかに結合させています。糸の方向をわずかに調整することで、亀裂耐性を大幅に向上させる構造を作り出すことができます。この設計は「強化メカニズム」と呼ばれています。

この技術の主な利点には以下があります。

亀裂の進行を防ぎ、破壊された表面を組み合わせ、亀裂が形成された後の直線的な進行を逸らす方法。

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建設において、付加製造技術は重要です。ロボットはコンクリート構造物を層ごとに築き上げますので、従来の方法では実現できない複雑なデザインを可能にします。共同著者でもある大学院生のシャシャンク・グプタ氏は、ロボットがビームや柱の建設において高い精度を達成するのに役立つと強調しています。

モイニの研究室では、大型の産業用ロボットと高度なリアルタイム材料加工技術を組み合わせて、迅速にフルサイズの構造コンポーネントを作成しています。しかし、生コンクリートが自重で変形する問題に直面しました。これを解決するために、より良い制御を可能にする二成分押出システムを開発しました。

このシステムには以下の特徴があります。

2つの入口があり、1つはコンクリート用、もう1つは化学的促進剤用です。ノズル内で押し出し直前に混合されます。これにより、硬化プロセスが迅速化し、下層の変形が最小限に抑えられます。

加速剤の量を慎重に調整することで、構造の制御が改善されました。これにより、コンクリートが強く、見た目も美しくなります。これは建築設計と施工における重要な進歩であり、建物やインフラがより長持ちする可能性があります。

この技術は多様な用途に利用することができます。家庭から大規模な建設プロジェクトまで適用可能で、建物をより強靭で視覚的に魅力的にします。