Voxeljet ориентируется на строительную отрасль с 3D напечатанной опалубкой

Voxeljet ориентируется на строительную отрасль с 3D напечатанной опалубкой

Строительство, рассматривается как следующая быстрорастущая область для 3D печати с нанесением связующего.

 

После нескольких лет исследований и разработок немецкий производитель промышленных 3D-принтеров для струйной печати voxeljet усовершенствовал 3D-печать для сложных опалубок и теперь рассматривает строительную отрасль как ключевую область развития своей технологии струйной печати в будущем. Было доказано, что процесс струйной печати большого формата от компании Voxeljet особенно полезен для сложных 3D-печатных опалубок, отрываясь от традиционных систем и их строгих геометрических ограничений.

В традиционном строительстве стены должны быть расположены под углом 90° (перпендикулярно) друг к другу. Любой выступ, изгиб или смещение требуют специальной опалубки, которая является чрезвычайно трудоемкой и длительной. Трехмерные изогнутые строительные элементы еще более сложны. Для этого опалубка должна быть сначала отфрезерована из дерева или пластика, собрана вручную, а затем несколько раз отшлифована и покрыта. Поскольку такие опалубки обычно состоят из отдельных сегментов, подрядчик опалубки склеивает их вместе. Чтобы достичь однородной бетонной поверхности, необходимо отшлифовать и герметизировать соединения.

При использовании 3D-печати методом струйного нанесения связующего, становится намного проще, быстрее и точнее производить даже самые сложные опалубки. Основным преимуществом является то, что 3D-печать позволяет проектировать самые сложные элементы опалубки с использованием спецификаций CAD. После процесса печати и пропитывания элементы опалубки, напечатанные на 3D-принтере, могут использоваться точно так же, как и обычная опалубка.

Ключевые преимущества

Преимущества 3D-печатной опалубки для индивидуальных строительных нужд многочисленны. Цифровой, легкий процесс значительно ускоряет строительные работы, особенно в случае многоугольных бетонных элементов. Используя 3D-печать, они могут быть изготовлены более точно, и, следовательно, не нужно делать трудоемких исправлений, которые могут задержать весь процесс строительства.

В зависимости от геометрии опалубка, изготовленная по технологии струйного вяжущего, может использоваться до 40 раз. Это снижает затраты на бетонную поверхность для каждого дополнительного использования. Элементы опалубки voxeljet выдерживают давление заливки бетона до 100 кН/мС, и нет никаких ограничений в отношении используемых разделительных составов и бетона.

3D принтер Voxeljet VX 4000 для струйной печати

Если трехмерная форма повторяется, но имеет другой размер, трехмерные данные можно легко изменить в цифровом виде и использовать для создания другой формы. В этом смысле элементы voxeljet могут предоставлять ценные услуги в качестве мастер-формы при изготовлении полиуретановых или силиконовых опалубочных матриц, таких как используемые для фасадов, независимо от текстуры элементов. В отличие от других приложений 3D-печати, размер здесь не имеет значения: система печати voxeljet VX4000 (крупнейшая в мире система промышленной 3D-печати для песчаных форм) может достигать объемов печати до 8 кубических метров (4000 x 2000 x 1000 мм).

Разница с Контурным Строительством

Технологию Voxeljet Binder Jetting не следует путать с контурной 3D печатью. Этот подход, изобретенный профессором Кошневисом и коммерциализированный китайской компанией Winsun (не без некоторых противоречий, связанных с патентами), используется для возведения всего дома или строительного элемента путем экструдирования быстротвердеющего бетона с помощью робота.

Основной рисунок, описывающий подход к контурному строительству с помощью 3D печати

Этот процесс показал некоторые существенные ограничения, особенно когда речь идет о интеграции арматуры, создании трехмерных изогнутых бетонных стен и производстве компонентов с поднутрениями или тонкой текстурой. В настоящее время это возможно только до определенного угла наклона. Кроме того, обработка контуров является процессом с низким разрешением, что означает, что тонкие структуры и детали не могут быть воспроизведены.

В то время как конечная цель контурной печати состоит в том, чтобы полностью заменить традиционные строительные процессы, технология voxeljet может быть использована для расширения и оптимизации современных проверенных методов строительства, в первую очередь, за счет упрощения процесса производства для трехмерных строительных элементов уже сегодня.

Doka: пример использования

Во время строительства штаб-квартиры Sächsische Aufbaubank в Лейпциге (Германия) предполагалось возвести полукруглую лестницу с промежуточной платформой, которая установлена на несущей стене. Требовалась невероятно сложная и точная бетонная опалубка, чтобы придать лестнице плавный, равномерный изгиб. Менеджеры проекта доверили этой задаче всемирно известного поставщика опалубки Doka.

После тщательной оценки и определения дизайна опалубки для лестницы, Doka классифицировала различные поверхности в зависимости от их сложности. Одноосные изогнутые поверхности цилиндрической или конической формы были сформированы условно. Особенностью этой лестницы, однако, была трехмерная криволинейная поверхность, которая представляет собой закругленный выступ лестницы к внутренней стороне опорной стенки.

Элементы опалубки Doka

Производство таких форм с традиционным подходом чрезвычайно трудоемко. Деревянные бруски должны быть нарезаны, согнуты в форму, закреплены и скреплены вместе. Впоследствии поверхность должна быть отшлифована и сглажена несколько раз, прежде чем ее дважды покрыть лаком. В результате получается деталь, несущие компоненты которой были собраны под напряжением и изготовлены из органических материалов. Под влиянием колебаний температуры и влажности на строительной площадке, а также общих погодных условий могут легко возникнуть деревянные трещины, что заметно ухудшает качество.

Именно здесь 3D-печать с нанесением связующего от voxeljet предлагает значительные преимущества. Компоненты могут быть изготовлены быстрее и с меньшими инженерными усилиями непосредственно из трехмерных данных. 3D-печатные компоненты изготовлены точно и без напряжения и поэтому очень стабильны в размерах. Однородный материал обеспечивает дополнительную гарантию качества в отношении погодных условий.

Немецкий сервисный центр Voxeljet 3D напечатал семь опалубочных панелей из песка с толщиной стенки всего 21 мм. Затем они были пропитаны эпоксидной смолой для достижения необходимой жесткости. После шлифования и нанесения покрытия Doka опалубка была готова к использованию.

Одним из важных аспектов было то, что трехмерные изогнутые элементы были спроектированы таким образом, чтобы их можно было идеально сочетать со стандартной опалубкой Doka на месте. Например, сотрудники Doka поместили в набор данных такие функциональные интеграции, как отверстия и штекерные разъемы. Это позволило быстро и эффективно собрать всю опалубку на заводе Doka.

Дополнительным преимуществом эпоксидно-песчаной смеси после обработки является ее устойчивость к погодным условиям и царапинам. Использование опалубки voxeljet оказалось идеальным по нескольким причинам: во-первых, требовалась только десятая часть обычного времени сборки. Во-вторых, при сборке элементов опалубки компоненты для 3D-печати на сто процентов совпали с панелями Xlife, изготовленными с помощью ЧПУ Doka. Этот гибридный подход обеспечил экономическую эффективность решения для опалубки с компонентами 3D-печати. В-третьих, высокая точность изготовления была впечатляющей благодаря последовательной цифровой обработке данных геометрии 3D-печати от проектирования до сборки.

После успешного бетонирования и демонтажа результаты литья лестницы просто несравнимы. Результат был поразительным: часть лестницы, которая была проиллюстрирована с помощью опалубки voxeljet, показала очень хорошие результаты литья, соответствующие качеству 3D-печатных элементов. Ни протеков, ни раковин не обнаружено. Оглядываясь назад, команда Doka говорит, что, безусловно, имело бы смысл использовать его на более широких площадях. Doka также убеждена, что опалубка voxeljet может использоваться для строительных площадок с открытыми бетонными поверхностями.

Струйная печать на строительной площадке

Сейчас voxeljet предлагает производственную поддержку для элементов опалубки по всему миру. Сервисные центры компании в Германии, Англии, США, Китае и Индии могут быстро и экономично производить 3D опалубку.

Даже формы со сложной геометрией могут быть изготовлены практически без ограничений. А так как опалубка изготавливается индивидуально, можно изготовить каждую таким образом, чтобы ее можно было комбинировать практически с любой стандартной опалубочной системой в виде гибрида.

Пользователи также поддерживаются в подробных вопросах относительно необходимых данных и обработки опалубки. 3D-печать позволяет эффективно и безопасно реализовывать многомерные изогнутые конструкции на строительной площадке и на заводе по производству сборного железобетона.

Почему 3D печать — это будущее строительства

В своем отчете об аддитивном производстве в строительной отрасли SmarTech Publishing сделала несколько очень смелых прогнозов, и ожидается, что к 2030-м годам сегмент будет приносить более 40 миллиардов долларов годового дохода. Эти прогнозы основаны на огромных размерах мировой строительной индустрии (в триллионах долларов) в сочетании с очень значительными и очевидными преимуществами, которые могут принести технологии 3D-печати за счет оптимизации и дальнейшей автоматизации процесса строительства.

Благодаря технологии струйной 3D печати Voxeljet трехмерные изогнутые бетонные элементы могут быть изготовлены намного проще, быстрее и экономичнее. Это требует меньших усилий по планированию и производству, а более высокое качество приводит к значительной экономии времени. Это произведет революцию в конкретных процессах строительства на длительный период времени.

Весь процесс основан на закрытой структуре данных — от планирования САПР до отделки элемента опалубки посредством 3D-печати и фрезерования с ЧПУ. Поскольку компоненты соответствуют цифровой модели 1:1, их элементы подгоняются под заказ, что облегчает их сборку. Более высокая точность также устраняет необходимость ручной доработки на месте.

Поскольку опалубка voxeljet не выделяет смолы (как это часто бывает в случае с деревянными опалубками) и таким образом не изменяется, качество результата литья всегда остается неизменным. Трехмерная печатная опалубка чрезвычайно устойчива к атмосферным воздействиям, поскольку тепло, влага и холод не влияют на переработанные элементы опалубки. В отличие от дерева, они не впитывают воду и не пружинят (например, по сравнению с пластиковой опалубкой).

Voxeljet позволяет производить элементы опалубки с общим строительным объемом 4,00 х 2,00 х 1,00 м со скоростью 139 л/ч. Печатающиеся компоненты могут быть размещены в цифровом виде в камере печати. Это гарантирует оптимальное использование машин. Дальнейшее масштабирование возможно без каких-либо проблем.

Проверенные процессы строительства не изменяются. Методы строительства и характеристики материалов, доказавшие свою эффективность на протяжении десятилетий, могут быть сохранены. Трехмерные печатные элементы опалубки также можно комбинировать с другими опалубками в гибридных подходах.

Конечно, существуют также проблемы, которые необходимо решить при внедрении струйной печати в производстве опалубки. Одним из них является то, что элементы состоят из порошка и химического связующего вещества и, следовательно, их необходимо утилизировать отдельно. Утилизация элементов как опасных отходов может противодействовать современной тенденции экологического строительства.

Кроме того, в зависимости от геометрии, 3D напечатанная опалубка обычно более затратна, чем обычная опалубка в чистой производственной среде. Один из самых больших рисков заключается в том, что конкретная отрасль промышленности, в которой по-прежнему преобладает традиционное мышление, сочтет это решение слишком радикальным.

Создание новых возможностей

В дополнение к производству сложных бетонных опалубок технология струйной печати  Voxeljet может также упростить дополнительные области архитектуры. Одним из них является архитектурное моделирование. Архитекторы создают все более реалистичные модели, чтобы представить свои проекты заинтересованным сторонам в понятной форме. Это сложная, трудоемкая и дорогостоящая задача. Цифровые планы с САПР уже давно стали стандартной особенностью архитектурной практики. Все соответствующие спецификации данных уже доступны в 3D в облаке данных и могут быть легко импортированы для 3D-печати. Поэтому гораздо быстрее и дешевле создавать модели непосредственно в 3D-печати. Прежде всего, системы печати Voxeljet способны воспроизводить здания более подробно, чем это было бы возможно при ручном создании моделей.

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.