南洋理工大学、大量の灰混合物を使った建物の3Dプリントを研究

南洋理工大学、大量の灰混合物を使った建物の3Dプリントを研究
出典: 中国3Dプリンティングネットワーク

最近発表された論文「デジタルコンクリート建築物のための高容量フライアッシュ混合物の 3D 印刷」の中で、南洋理工大学の学生 Biranchi Panda は、フライアッシュベースのジオポリマーをどのように改良し、建物の 3D 印刷に使用できるかを研究しました。コンクリートは世界で最も広く使用されている材料の 1 つであり、請負業者は現在、繊維強化材料、ポリマー製、さらには自己充填材料まで、幅広い選択肢から選択できます。 SCC を使用すると、流動性、表面品質、耐久性など、多くの利点があります。しかし、複雑な形状の製造は依然として困難であり、費用が増加し、より多くの人手が必要になります。

3Dプリンティングは、建設業界の産業ユーザーから注目を集めているだけでなく、従来の方法よりも高速で、手頃な価格で、汎用性の高い技術として急速に注目を集めています。 3D 印刷システムには通常、次のものが含まれます。
1. 材料混合タンク
2. 抽出システム
3. ノズル付きプリントヘッドを備えた押し出しシステム
4. 電子制御ボックス
5. セキュリティシステム

フライアッシュコンクリートの特性と性能に影響を与える要因 ジオポリマーのアルカリ化のグラフィカルモデル コンピュータ支援設計 (CAD) と比較して、ビルディング インフォメーション モデリング (BIM) には、トポロジーの最適化が優れている、設計の機会が多い、製造が速い、含まれていない可能性のあるアイテムを構築できるなどの利点があります。この技術は、3Dプリントの環境への影響を軽減する可能性も秘めており、セメント生産が現在世界のCO2排出量の5%を占めていることを考えると、これはもう1つのプラス効果です。現在、フライアッシュをベースとした持続可能な材料は、通常のポルトランドセメントよりも CO2 排出量を 80% 削減して製造でき、機械的特性も高いため、非常に魅力的に見えます。

ご存知のとおり、チキソトロピーはすべての 3D 印刷プロジェクトにとって重要な特性の 1 つです。 PC は凝集による優れたチキソトロピー性を本質的に備えていますが、異物 (FA、砂、充填剤など) が存在するとコロイドネットワークが破壊され、チキソトロピー性が失われます。その一例は、チキソトロピー性が低いだけでなく、硬化が遅い高容量フライアッシュ (HVFA) 材料です。持続性があるにもかかわらず、初期の機械的特性が劣っているため、3D 印刷プロジェクトへの応用が制限されます。 ”

a) D 字型プリンターと (b) 余剰原材料をすべて含んだ最終的な印刷部品。この問題は、現在 Biranchi Panda が取り組んでいるもので、HVFA バインダーの印刷性を向上させ、HVFA セメントとジオポリマーについて包括的に理解することを目指しています。パンダが検討した最初のステップは、プロセス全体を通じて形状を維持する流動性のある押し出し材料を作成することでした。 3D プリントを使用すると、建設現場などの場所で直接プロセスを実行し、プレハブ部品を組み立てて、組み立てのために輸送することができます。

モルタルを作るのに、シンガポールで簡単に手に入る細かい砂利を使用します。パンダ氏と研究チームが準備した混合物は、圧縮強度、曲げ強度、引張強度を測定するとチキソトロピー性が向上します。微細構造分析も実施しました。最後に、フライアッシュセメントは「印刷可能」であると考えられています。

フランスの XtreeE が 3D コンクリートで印刷した複雑な自由形状モデルの例 3D プリントが主流になるにつれ、オフィスや住宅の建設から大規模なコンクリート プリンターの開発まで、建設業界に多くのプラスの影響が及んでいます。

南洋理工大学、建築、建物

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