コンクリートの3Dプリント表面グリッド上に予想外の構造を印刷

コンクリートの3Dプリント表面グリッド上に予想外の構造を印刷
2018年9月14日、Antarctic Bearは海外メディアから、デンマークの研究者がロボット3Dプリント、コンクリートプリント、繊維補強メッシュを組み合わせて軽量要素を製造する「Sparse Concrete Reinforcement In Meshworks」(SCRIM)と呼ばれる新しいハイブリッド構造コンセプトを開発したことを知りました。



従来のコンクリート 3D プリンターは壁を垂直方向に積み重ねるだけですが、SCRIM 方式では、サポート グリッドを使用して 3D 表面を定義し、6 軸ロボット制御をフル活用することで、曲面上のさまざまな方向角度でコンクリートを選択的に堆積できます。 さらに、SCRIM では、型枠や吹付けコンクリートを使用して繊維をセメント質マトリックス内に完全に包み込むのではなく、まばらに堆積したコンクリートを利用して構造、地殻構造、美観の設計目標を達成し、材料の使用を最小限に抑えています。

この研究を実施した2人の研究者、フィル・エアーズ氏とウィルソン・リカルド・レアル・ダ・シルバ氏によると、この新しいコンセプトの背後にある動機は、コンクリートにおける従来のロボットの3D制御機能を最大限に活用し、押し出しを超えた豊かな空間の可能性を提供し、既存のデジタル建設方法を多様化することだったという。


従来の 3D コンクリート印刷方法では、材料を垂直に積み重ねるため、構築方向や補強材の組み込みにいくつかの制限が生じます。 SCRIM コンセプトは、炭素繊維強化ポリマー (CFRP) ウェブへの直接印刷を使用します。 SCRIM コンセプトでは、グリッドがターゲット ジオメトリに配置され、垂直領域も含まれる場合があります。 次に、コンクリートがメッシュ内に選択的に注入され、補強要素として機能し、型枠を所定の位置に保持します。

「概念的には、このアプローチは、既存の方法の基礎であるモノリシックに印刷するのではなく、繊維膜をコンクリートで局所的に補強するものと考えることができます」とエアーズ氏は語った。





SCRIMテクノロジーは、要素や装飾の追加などの後処理も可能で、独特な建築表現を表現することができ、デザインの自由度が高まります。

「3D コンクリート プリントにはまだ解決すべき課題がいくつかありますが、SCRIM アプローチは既存のデジタル建設手法の多様化に役立ちます。重要な違いは、SCRIM が 6 軸ロボットの 3D 制御と動作機能を完全に活用することです」とエアーズ氏は言います。 「デザインの観点から見ると、これは 3DCP の新たな創造的可能性を切り開きます。実用的な観点から見ると、SCRIM アプローチにより、オフサイトでの印刷とコンポーネントベースの組み立てが可能になります。さらに、コンクリートを選択的に堆積できるため、コンクリートの消費量を削減し、より軽量な建築コンポーネントの製造が可能になります。」



今後の作業には、コンクリートの配合設計の改善や、3D プリントされたコンクリートの初期の機械的特性に対する繊維の影響の研究などが含まれます。 さらに、研究者らは、構造特性の微調整を可能にし、「印刷時」のダイナミクスを満たす適応型ロボット制御を可能にするカスタム炭素繊維強化ポリマー(CFRP)メッシュを製造する可能性を調査しています。



「私たちは、設計意図とシミュレーション、製造プロセスの分析、製造後の要素の特性を結び付ける統合設計環境の開発にも取り組んでいます」とエアーズ氏は語った。 「最終的には、建築部品の生産のコンセプトを開発するために業界のパートナーを探す予定です。」


出典: 3ders


コンクリート、3D プリント、印刷、曲面

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