Ny studie: vriden design av 3D-printad betong förbättrar sprickmotstånd med 63 procent

StockholmIngenjörer vid Princeton har utvecklat ett sätt att göra betongdelar mindre benägna att spricka. De studerade den gamla coelacanthfisken och använde en dubbelhelixdesign i sin betong. Denna nya metod gör betongen 63% mer sprickresistent jämfört med standardmetoder.

Processen de använde innefattar:

• Utformade arkitekturdesigner
• Tillämpade additiva tillverkningsprocesser
• Industriella robotar för exakt materialdeponering

Biträdande professor Reza Moinis team har utvecklat en betongdesign som arrangerar trådar i tre dimensioner. Dessa trådar är löst sammanlänkade, och genom att justera deras riktning något skapas en struktur som avsevärt förbättrar sprickmotståndet. Denna design kallas en 'förstärkningsmekanism'.

Viktiga fördelar med denna metod innefattar:

• Skydda sprickor från att spridas
• Låsa samman spruckna ytor
• Avleda sprickor från en rak bana när de uppstår

Tilläggstillverkning är viktig inom byggbranschen. Robotar bygger betongstrukturer lager för lager, vilket möjliggör mer komplexa designer jämfört med traditionella metoder. Shashank Gupta, doktorand och medförfattare, betonade att robotar bidrar till hög precision vid konstruktion av balkar och pelare.

Läs också:

Idag · 02:13

Ny forskning: självmonterande proteiner kan revolutionera hudvården med hållbar och effektiv lösning

Moinis laboratorium använder stora industriella robotar i kombination med avancerad realtidsmaterialbearbetning, vilket hjälper dem att snabbt skapa fullstora konstruktionskomponenter. De stötte på ett problem där färsk betong deformeras under sin egen vikt. För att lösa detta utvecklade de ett tvåkomponents extrusionssystem för bättre kontroll.

Detta system inkluderar:

• Två inlopp – ett för betong, ett för en kemisk accelerator
• Blandning sker i munstycket strax innan utskrift
• Snabbare härdningsprocess
• Minskad deformation på lägre nivåer

Genom att noggrant justera mängden accelerator kunde de bättre kontrollera strukturen. Dessa förbättringar gör betongen starkare och mer estetiskt tilltalande. Detta är ett viktigt framsteg inom byggnadsdesign och konstruktion, vilket möjligtvis kan leda till mer hållbara byggnader och infrastruktur.

Denna teknik kan användas på många olika sätt. Den kan tillämpas både i hem och stora byggprojekt, vilket gör byggnader starkare och mer estetiskt tilltalande.