ETH Zurich использует песчаную 3D-печать voxeljet для строительства 80 м2 бетонного Smart Slab для дома DFAB

ETH Zurich использует песчаную 3D-печать voxeljet для строительства 80 м2 бетонного Smart Slab для дома DFAB

Исследователи из ETH Zurich реализовали легкую бетонную плиту площадью 80 м² в DFAB House, сделав ее первым в мире полномасштабным архитектурным проектом использующим песчаную 3D-печать voxeljet для опалубки.

В прошлом году команда из университета ETH в Цюрихе в Швейцарии начала трехэтажный проект дома под названием DFAB House. В отличие от строительных проектов, в которых используется только одна цифровая строительная технология, например, трехмерные печатные дома, DFAB House станет первым домом в мире, который будет спроектирован, спланирован и построен с использованием преимущественно цифровых процессов.

Строительство DFAB HOUSE быстро продвигается вперед. Теперь команда завершила так называемую Smart Slab, легкую бетонную плиту, охватывающую 80 м2 в DFAB House. Толщиной всего 20 мм в самой тонкой точке, плита объединяет структурную прочность бетона с конструктивной свободой 3D печати. Для проекта Smart Slab исследователи производили не сами компоненты здания с 3D-печатью, а именно опалубку, то есть форму.

Структурный принцип Smart Slab — это иерархическая сетка постнатянутых ребер, поддерживающих стенку Mesh Mold. (Фотография: ETH Цюрих / Андрей Джипа)

15 тонный потолок высотой 80 м2, состоит из одиннадцати бетонных сегментов и соединяет нижний этаж с двухэтажным объемом из дерева выше. Одним из преимуществ использования 3D-печати для опалубки вместо использования многослойного бетонного процесса является то, что может использоваться высокопрочный армированный волокном бетон, и конструкция может быть изготовлена ​​с точностью до миллиметров.

Smart Slab был разработан исследовательской группой Бенджамина Дилленбургера, доцента по цифровым строительным технологиям в ETH Zurich. Исследовательская группа разработала новое программное обеспечение для изготовления элементов опалубки, которое позволяет записывать и координировать все параметры, относящиеся к производству. Помимо основных данных, таких как размеры помещений, исследователи также сделали сканирование изогнутой стены, которая выступает в качестве основной опоры для бетонного потолка. Программное обеспечение позволяет им адаптировать геометрию плиты так, чтобы в каждой точке она была применена только настолько тонкой, насколько это было бы необходимо для поддержки потока нагрузок.

«Мы не нарисовали плиту; мы запрограммировали ее», — говорит Мания Агайи Мейбоди, руководитель проекта Smart Slab и старший научный сотрудник группы Dillenburger. «Было бы невозможно координировать все эти аспекты с аналоговым планированием, особенно с такой точностью».

Потолок имеет органическую декоративную структуру с разными иерархиями. Основные ребра несут нагрузки, в то время как меньшие филигранные ребра в основном используются для эстетической привлекательности и акустики. Системы освещения и спринклера также интегрированы в структуру плиты. Их размер и положение аналогично согласовывались с программным обеспечением планирования.

Сложные геометрические особенности, сочленяющие бетонную поверхность Smart Slab. (Фотография: ETH Zurich / Demetris Shammas)

Несколько отраслевых партнеров были вовлечены в создание Smart Slab. Один из них изготовил трехмерные печатные формы с высоким разрешением, которые были разделены на секции размером с поддоны для облегчения печати и транспортировки. Другой партнер изготовил деревянную опалубку с помощью лазерной резки с ЧПУ, которая формирует верхнюю часть Smart Slab и оставляет полые области, которые уменьшают материал и вес, и создают пространство для электрических кабелей. Третья компания объединила два типа опалубки, распыляя армированный бетон бетон на песчаную опалубку, чтобы получить ребристую поверхность нижней бетонной оболочки и залить оставшийся бетон в опалубку.

Песчаный 3D-принтер voxeljet VX-4000, используемый для изготовления опалубки. Принтер имеет объем сборки 8 кубических метров и разрешение доли миллиметра. (Фотография: ETH Zurich / Tom Mundy)
Постобработка трехмерных печатных деталей опалубки. Неконсолидированные частицы песка удаляются из печатного слоя. (Фотография: ETH Zurich / Tom Mundy)
Разделительный агент на основе масла облегчает удаление опалубки после затвердевания бетона. (Фотография: ETH Цюрих / Андрей Джипа)
Усиленный стекловолокном бетон, напыляется на 3D напечатанную опалубку в несколько последовательных слоев. (Фотография: ETH Цюрих / Андрей Джипа)
Детали опалубки собраны без проблем и подготовлены для бетонирования. (Фотография: ETH Цюрих / Андрей Джипа)

Потребовалось две недели, чтобы затвердеть бетон. 11 отдельных бетонных сегментов были доставлены в Дом DFAB. Кран помещал бетонные элементы на несущую стену, где происходило предварительное напряжение. Рабочие тянули стальные тросы вдоль и поперек бетонной опоры и в каналы, уже вставленные в опалубку. Натяжение кабелей значительно увеличивает грузоподъемность системы.

Заключительный и самый большой сегмент Smart Slab — почти 2,5 тонны — устанавливается на месте. (Фотография: ETH Цюрих / Андрей Джипа)

«Было впечатляюще видеть на строительной площадке, насколько легко наши элементы установлены друг с другом и с существующими компонентами DFAB House», — говорит Дилленбургер. «Мы обязаны этим отчасти благодаря выдающемуся междисциплинарному сотрудничеству с нашими партнерами. Тщательная работа, которую мы вложили в планирование, полностью окупилась».

No Comments

Post A Comment

Подпишитесь на рассылку новостей
Аддитивного Производства, чтобы быть
профессионалом в современных
промышленных технологиях

Вы успешно подписались на рассылку.

There was an error while trying to send your request. Please try again.

СМАРТПРИНТ - Прямое Цифровое Производство will use the information you provide on this form to be in touch with you and to provide updates and marketing.