Renforcer le coffrage en béton avec des plastiques imprimés en 3D

Renforcer le coffrage en béton avec des plastiques imprimés en 3D

Dans la récente publication «Flexibilité sur mesure: renforcement des coffrages en béton avec des plastiques imprimés en 3D», les auteurs Jon Engholt et Dave Pigram créent un système de construction intégrant la robotique et les nouvelles techniques. L'étude s'est concentrée sur le béton en raison de sa flexibilité, tout en soulignant que ce matériau est encore quelque peu limité, expliquant ainsi pourquoi les formes plates sont encore si souvent utilisées de manière routinière alors que les structures courbes sont évitées. Les matériaux flexibles offrent toutefois un grand potentiel pour améliorer la structure des bâtiments.

L’impression 3D, accompagnée d’une robotique capable d’extrusion de plastique, peut dépasser certains des défis précédents souvent liés au cadre en tissu. Cela inclut également des avantages tels que des options supplémentaires pour les formes et les qualités de surface, le plastique agissant pour renforcer le matériau et servant également de support de conception. Le béton est généralement coulé dans des moules et les courbes sont généralement considérées comme difficiles à réaliser, ce qui permet aux utilisateurs de se tourner vers des matériaux tels que le bois d'œuvre; Cependant, le bois et les mousses broyées génèrent généralement une quantité importante de déchets.

une. Mur de Kenzo Unno (Copyright: Kenzo Unno) b. Façade de Miguel Fisac (Copyright: Fondation Miguel Fisac) c. P_wall de Matsys Design (Copyright: Andrew Kudless).

«Le coffrage en tissu aborde certaines de ces questions comme une alternative durable au coffrage traditionnel, utilisé à la fois comme moyen de réduire l'utilisation de matériau dans le coffrage et comme un moyen de réaliser des formes plus complexes et structurellement efficaces», déclarent Engholt et Pigram, soulignant également Des progrès ont été réalisés avec le tricot 3D 3D, bien que les techniques soient encore quelque peu limitées.

Pour cette recherche, ils ont effectué de nombreux tests, y compris la mise en correspondance du matériau d'extrusion et du tissu, le réglage de la technique d'impression, puis la composition du béton. Ils ont également tenté de comparer l’impression plastique 3D à celle des structures en tissu et à «la logique du coffrage en traction». Le montage de cette expérience consistait en une extrudeuse en plastique à grande échelle montée sur un bras robotique KUKA à 7 axes, utilisant de l'ABS. Les auteurs ont testé de nombreux tissus:

"La qualité de la texture et la résolution du tissu ont présenté une variable qui suggère des conditions idéales pour l'adhérence mécanique du matériau d'extrusion en pénétrant partiellement le tissu", ont expliqué les chercheurs. «La résolution grossière du tissu de tulle et du tissage géotextile suggère une surface suffisamment inégale pour permettre l’adhérence.

"Cependant, en raison de la composition matérielle de ces tissus (tulle en polyester et géotextile en polypropylène), les propriétés de liaison chimique sont apparues comme le principal moyen d'adhérence, empêchant le matériau d'extrusion de se lier aux surfaces."

Au cours du processus de refroidissement, les chercheurs ont découvert que l’ABS diminuait lors du refroidissement, ce qui entraînait une déformation et une transformation. Le problème a continué au fil des impressions, le plastique devenant «irrégulièrement déformé». En expérimentant le PLA, les chercheurs ont découvert qu’ils étaient capables de réduire le retrait sous contrôle, mais que leur résistance à la traction et même leur fragilité diminuaient.

«Ces problèmes de résistance des matériaux et de flexibilité du coffrage suggèrent de poursuivre les études sur des supports d’impression présentant différentes propriétés mécaniques», ont déclaré les chercheurs.

La coulée initiale a évalué le coffrage de l'extrusion de tissu et de plastique, ainsi que le poids du béton. Les auteurs ont déclaré que l’approche de génération de parcours d’outil avait été abandonnée; Cependant, ils ont noté que la génération de parcours d'outil partiels permettait à des considérations structurelles de devenir partie intégrante du processus.

une. Coffrage imprimé dans un cadre rigide b. Coffrage avant démoulage c. Béton coulé.

«La résistance limitée du plastique a donc introduit deux résolutions de support: une distribution globale des pinces et un maillage d'imprimés à résolution plus fine – les deux ayant une limite finie en échelle pour éviter l'effondrement. L'impression de détails «surmoulés» sur mesure pour bloquer le coffrage et créer localement des ouvertures à travers les moulages reposait principalement sur la rigidité des deux côtés serrés plutôt que sur l'adhérence et la résistance à la traction – et s'est donc révélée efficace. ”

une. Coffrage imprimé b. Coffrage en tissu avec fonte c. Béton coulé.

Comme le plastique était si limité, les chercheurs ont découvert deux nouvelles «résolutions de support» dans la distribution des pinces, ainsi qu'un maillage plus fin de la résolution des documents imprimés. Dans l'ensemble, ils ont découvert «un vaste espace de possibilités» avec un petit nombre de variables.

«Le processus offre donc une grande complexité dans la manifestation matérielle du fait d’une faible complexité dans les opérations formelles et la conception. Etant donné que la flexibilité du coffrage sur mesure lui permet de s’adapter et de s’attacher à des géométries non planes, le processus suggère une combinaison avec un renforcement sur mesure des armatures courbées, qui pourrait offrir suffisamment de rigidité pour éviter toute composante de coffrage supplémentaire », ont conclu les auteurs.

L'impression 3D englobe de nombreux éléments, à commencer par le matériel. Cependant, l'étude des matériaux et de la forme résultante est essentielle – et au fur et à mesure que les choix se multiplient, les utilisateurs peuvent expérimenter de nombreuses expériences, allant de l'utilisation de thermoplastiques différents aux composites métalliques, en passant par d'autres matériaux. Que pensez-vous de cette nouvelle? Faites-nous savoir vos pensées! Rejoignez la discussion sur ce sujet et sur d’autres sujets relatifs à l’impression 3D sur 3DPrintBoard.com.

Petite sélection de combinaisons de motifs de tuiles et de distributions de pixels

Intersections: a. Chevauchement horizontal b. Chevauchement vertical c. Traversée d. Clampopening.

[Source / Images: 'Flexibilité sur mesure: renforcement du coffrage en béton avec des plastiques imprimés en 3D']

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