CÁC NHÀ NGHIÊN CỨU RMIT IN 3D CẤU TRÚC BÊ TÔNG CƯỜNG ĐỘ CAO ĐƯỢC CẢM NHẬN BỞI VỎ LOBSTER

Ngày tạo: 20/01/2021 12:10:01 CH

Một nhóm các nhà nghiên cứu từ Đại học RMIT, Australia, đã làm cho cấu trúc bê tông in 3D trở nên chắc chắn hơn bằng cách lấy cảm hứng từ các mẫu vỏ tôm hùm.

Bằng cách mô phỏng các mô hình xoắn ốc sinh học với đường chạy dao của máy in 3D bê tông dựa trên đùn, nhóm nghiên cứu đã tận dụng hàng thiên niên kỷ của quá trình chọn lọc và tiến hóa tự nhiên, dẫn đến sự gia tăng sức mạnh và độ bền. Sau khi thử nghiệm với các vật liệu gia cố bằng sợi thép, các nhà nghiên cứu đã có thể tạo ra một loại vật liệu tổng hợp chắc chắn hơn cả bê tông truyền thống.

Tiến sĩ Jonathan Trần, tác giả chính của nghiên cứu, cho biết, “Công nghệ in bê tông 3D có tiềm năng thực sự để cách mạng hóa ngành xây dựng và mục tiêu của chúng tôi là đưa sự chuyển đổi đó đến gần hơn. Nghiên cứu của chúng tôi khám phá cách các mẫu in khác nhau ảnh hưởng đến tính toàn vẹn cấu trúc của bê tông in 3D và lần đầu tiên tiết lộ những lợi ích của phương pháp lấy cảm hứng từ sinh học trong 3DCP. ”

Tôm hùm đã tiến hóa để có lớp vỏ ngoài xương để bảo vệ. Hình ảnh qua Florian Elias Rieser.

Các biến thể trong các mẫu in 3D

Mô hình mà khối lượng của một cấu trúc rắn được in 3D có thể có ảnh hưởng sâu sắc đến các đặc tính vật lý của nó. Kiểu in 3D cơ bản và phổ biến nhất là kiểu một chiều, theo đó các lớp được xếp chồng lên nhau thành các hàng song song. Mặc dù dễ làm việc, nhưng mô hình này đã được chứng minh là có các liên kết bề mặt tương đối yếu do tính dị hướng, trong đó sức mạnh chủ yếu tập trung ở một mặt phẳng.

Do đó, biện pháp khắc phục vấn đề này là tính đẳng hướng có chủ đích, trong đó các lớp in được ép đùn theo các mẫu khác nhau và độc đáo trong một quá trình tương tự như quá trình nở chéo. Điều này phân phối độ bền của vật liệu trong mọi mặt phẳng, giảm khả năng có một phần duy nhất của cấu trúc dễ bị hỏng. Thật trùng hợp, những cấu trúc đẳng hướng này có rất nhiều trong tự nhiên, chẳng hạn như trong vỏ hình xoắn ốc của tôm hùm.

Tran cho biết thêm, "Chúng tôi biết rằng các vật liệu tự nhiên như bộ xương ngoài tôm hùm đã phát triển thành các cấu trúc hiệu suất cao trong hàng triệu năm, vì vậy bằng cách bắt chước những ưu điểm chính của chúng, chúng tôi có thể theo đuổi những nơi mà thiên nhiên đã đổi mới."

Sức mạnh của vỏ tôm hùm

Nhóm RMIT đã in 3D các mô hình vỏ sò ở một số góc độ khác nhau, bắt đầu từ 10 ° và nhận thấy rằng sự cải thiện sức mạnh lớn nhất đến từ một hình học hoàn toàn xoắn ốc (hình một con tôm cuộn tròn).

Bằng cách truyền hỗn hợp xi măng với các sợi thép dài 6mm (0,75%), các nhà nghiên cứu cũng có thể giảm tần suất khuyết tật và độ rỗng trong kết cấu, tăng cường độ bền hơn nữa lên mức cao hơn bê tông thông thường. Ngoài việc cải thiện tính toàn vẹn của cấu trúc, các sợi giúp bê tông cứng lại sớm hơn mà không bị biến dạng nén, mở đường cho các cấu trúc cao hơn được chế tạo.

Ông Trần cho biết: “Vì vỏ tôm hùm cứng tự nhiên và cong tự nhiên, chúng tôi biết điều này có thể giúp chúng tôi tạo ra các hình dạng cụ thể chắc chắn hơn như mái vòm và các cấu trúc chảy hoặc xoắn”. “Công việc này đang ở giai đoạn đầu nên chúng tôi cần nghiên cứu thêm để kiểm tra xem bê tông hoạt động như thế nào trên nhiều thông số hơn, nhưng kết quả thử nghiệm ban đầu của chúng tôi cho thấy chúng tôi đang đi đúng hướng”.

Sau khi đầu tư vào một máy in 3D bê tông 5m x 5m mới, nhóm RMIT đã nêu kế hoạch tập trung nỗ lực nghiên cứu trong tương lai vào việc in 3D nhà ở và các tòa nhà khác, đồng thời khám phá việc sử dụng vật liệu phế thải tái chế cho bê tông. Một chủ đề sắp tới được quan tâm đặc biệt là nghiên cứu về các bức tường giảm âm được làm từ nhựa mềm tái chế sau khi tiêu dùng, sẽ được hỗ trợ bởi một khoản tài trợ của Chính phủ Úc về Kết nối Đổi mới.

Cấu trúc bê tông in 3D của RMIT - góc nở chéo 90 °. Ảnh thông qua Đại học RMIT.

Ở những nơi khác, trong lĩnh vực xây dựng thương mại, công ty xây dựng lớn nhất của Ấn Độ, Larsen & Toubro Construction (L&T), gần đây đã hoàn thành tòa nhà hai tầng in 3D đầu tiên của đất nước. Với diện tích sàn khiêm tốn 65m², tòa nhà được chế tạo bằng máy in 3D bê tông khổ lớn do OEM COBOD cung cấp và được tạo thành từ hỗn hợp bê tông in 3D có nguồn gốc địa phương do đội ngũ trong nhà của L&T phát triển.

Tại Đức, công ty xây dựng PERI Group cũng vừa công bố khởi công dự án tập trung vào lĩnh vực in 3D một tòa nhà căn hộ thương mại ba tầng tại chỗ ở Wallenhausen. Tin tức này xuất hiện chỉ vài tháng sau khi công ty tiết lộ rằng họ đã in 3D tòa nhà 'sẵn sàng cho thị trường' đầu tiên của đất nước ở thị trấn Beckum.

Source: 3dprintingindustry

Tags: artec eva artec scanner artec 3d scanner artec spider artec eva 3d scanner artec 3d scanner price artec eva price artec eva scanner artec spider scanner artec eva 3d artec eva 3d scanner price artec 3d spider artec spider 3d scanner price máy quét artec máy quét 3d cầm tay máy quét 3D máy scan mini artec máy scan artec máy scan cầm tay máy scan 3d