Bagaimana lobster dapat membantu membuat beton cetak 3-D yang lebih kuat
Engine

Bagaimana lobster dapat membantu membuat beton cetak 3-D yang lebih kuat


Beton 3-D dicetak dengan pola yang terinspirasi dari struktur internal cangkang lobster. Kredit: Universitas RMIT

Penelitian baru menunjukkan bahwa pola yang terinspirasi oleh cangkang lobster dapat membuat beton cetak 3-D lebih kuat, untuk mendukung struktur arsitektur yang lebih kompleks dan kreatif.

Teknologi manufaktur digital seperti pencetakan beton 3-D (3DCP) memiliki potensi besar untuk menghemat waktu, tenaga, dan material dalam konstruksi.

Mereka juga berjanji untuk mendorong batas-batas inovasi arsitektur, namun tantangan teknis tetap ada dalam membuat beton cetak 3-D yang cukup kuat untuk digunakan dalam lebih banyak struktur bentuk bebas.

Dalam studi eksperimental baru, para peneliti di RMIT University melihat kekuatan alami cangkang lobster untuk merancang pola pencetakan 3-D khusus.

Pola spiral peniruan bio mereka meningkatkan daya tahan keseluruhan beton cetak 3-D, serta memungkinkan kekuatan diarahkan secara tepat untuk dukungan struktural jika diperlukan.

Ketika tim menggabungkan pola puntir dengan campuran beton khusus yang diperkuat dengan serat baja, material yang dihasilkan lebih kuat daripada beton yang dibuat secara tradisional.

Peneliti utama Dr. Jonathan Tran mengatakan pencetakan 3-D dan manufaktur aditif membuka peluang dalam konstruksi untuk meningkatkan efisiensi dan kreativitas.

“Teknologi pencetakan beton 3-D memiliki potensi nyata untuk merevolusi industri konstruksi, dan tujuan kami adalah membawa transformasi itu lebih dekat,” kata Tran, dosen senior dalam material dan desain terstruktur di RMIT.

“Studi kami mengeksplorasi bagaimana pola pencetakan yang berbeda mempengaruhi integritas struktural beton cetak 3-D, dan untuk pertama kalinya mengungkapkan manfaat dari pendekatan yang terinspirasi oleh bio dalam 3DCP.

“Kami tahu bahwa bahan alami seperti kerangka luar lobster mungkin telah berevolusi menjadi struktur berkinerja tinggi selama jutaan tahun, jadi dengan meniru keunggulan utamanya, kami dapat mengikuti di mana alam telah berinovasi.”

Penelitian baru menunjukkan bahwa pola yang terinspirasi oleh cangkang lobster dapat membuat beton cetak 3D lebih kuat, untuk mendukung struktur arsitektur yang lebih kompleks dan kreatif. Kredit: Universitas RMIT

Pencetakan 3-D untuk konstruksi

Otomatisasi konstruksi beton diatur untuk mengubah cara kita membangun, dengan konstruksi sebagai garis depan berikutnya dalam otomatisasi dan revolusi berbasis data yang dikenal sebagai industri 4.0.

Printer beton 3-D membangun rumah atau membuat komponen struktural dengan mengendapkan material lapis demi lapis, tidak seperti pendekatan tradisional pengecoran beton dalam cetakan.

Dengan teknologi terkini, sebuah rumah dapat dicetak 3-D hanya dalam 24 jam dengan biaya sekitar setengahnya, sementara pembangunan komunitas percetakan 3-D pertama di dunia dimulai pada 2019 di Meksiko.

Industri yang sedang berkembang telah mendukung inovasi arsitektur dan teknik, seperti gedung perkantoran cetak 3-D di Dubai, jembatan beton yang meniru alam di Madrid dan “Gedung Eropa” berbentuk layar di Belanda.

Tim peneliti di RMIT’s School of Engineering berfokus pada beton cetak 3-D, mencari cara untuk meningkatkan produk jadi melalui kombinasi yang berbeda dari desain pola pencetakan, pilihan bahan, pemodelan, pengoptimalan desain, dan opsi penguatan.

Pola untuk dicetak

Pola paling konvensional yang digunakan dalam pencetakan 3-D adalah searah, di mana lapisan diletakkan di atas satu sama lain dalam garis paralel.

Studi baru ini diterbitkan dalam edisi khusus Pencetakan 3-D dan Manufaktur Aditif menyelidiki pengaruh pola pencetakan yang berbeda pada kekuatan beton yang diperkuat serat baja.

Penelitian sebelumnya oleh tim RMIT menemukan bahwa memasukkan 1-2% serat baja dalam campuran beton mengurangi cacat dan porositas, meningkatkan kekuatan. Serat juga membantu beton mengeras lebih awal tanpa deformasi, memungkinkan struktur yang lebih tinggi dibangun.

Tim menguji dampak pencetakan beton dalam pola helicoidal (terinspirasi oleh struktur internal cangkang lobster), pola cross-ply dan quasi-isotropic (mirip dengan yang digunakan untuk struktur komposit laminasi dan komposit endapan lapis demi lapis) dan pola searah standar.

Terinspirasi dari bio: Bagaimana lobster dapat membantu membuat beton cetak 3D yang lebih kuat

Kekuatan alami cangkang lobster menginspirasi tim peneliti. Kredit: Florian Elias Rieser, berlisensi di bawah lisensi Creative Commons Attribution-Share Alike 4.0 International

Mendukung struktur yang kompleks

Hasilnya menunjukkan peningkatan kekuatan dari masing-masing pola, dibandingkan dengan pencetakan searah, tetapi Tran mengatakan pola spiral paling menjanjikan untuk mendukung struktur beton cetak 3-D yang kompleks.

“Karena cangkang lobster secara alami kuat dan melengkung secara alami, kami tahu ini dapat membantu kami menghasilkan bentuk beton yang lebih kuat seperti lengkungan dan struktur yang mengalir atau bengkok,” katanya.

“Pekerjaan ini masih dalam tahap awal sehingga kami membutuhkan penelitian lebih lanjut untuk menguji bagaimana beton bekerja pada berbagai parameter yang lebih luas, tetapi hasil percobaan awal kami menunjukkan bahwa kami berada di jalur yang benar.”

Studi lebih lanjut akan didukung melalui printer 3-D beton bergerak skala besar yang baru-baru ini diakuisisi oleh RMIT — menjadikannya lembaga penelitian pertama di belahan bumi selatan yang menugaskan mesin semacam ini.

Printer robot berukuran 5 × 5m akan digunakan oleh tim untuk meneliti pencetakan 3-D rumah, bangunan, dan komponen struktural besar.

Tim juga akan menggunakan mesin tersebut untuk mengeksplorasi potensi pencetakan 3-D dengan beton yang dibuat dengan bahan limbah daur ulang seperti agregat plastik lunak.

Pekerjaan ini terhubung ke proyek baru dengan mitra industri Replas dan SR Engineering, dengan fokus pada dinding peredam suara yang terbuat dari plastik lunak dan beton daur ulang pasca-konsumen, yang baru-baru ini didukung dengan hibah Koneksi Inovasi Pemerintah Australia.


Beton daur ulang bisa menjadi cara berkelanjutan untuk mencegah puing-puing masuk ke tempat pembuangan sampah


Informasi lebih lanjut:
Luong Pham et al, Pengaruh Pola Pencetakan terhadap Kinerja Mekanik Beton Bertulang Serat Cetak Tiga Dimensi, Pencetakan 3D dan Manufaktur Aditif (2021). DOI: 10.1089 / 3dp.2020.0172

Disediakan oleh RMIT University

Kutipan: Terinspirasi oleh bio: Bagaimana lobster dapat membantu membuat beton cetak 3-D yang lebih kuat (2021, 19 Januari) diambil pada 24 Januari 2021 dari https://techxplore.com/news/2021-01-bio-inspired-lobsters-stronger-d -concrete.html

Dokumen ini memiliki hak cipta. Selain dari transaksi yang adil untuk tujuan studi atau penelitian pribadi, tidak ada bagian yang boleh direproduksi tanpa izin tertulis. Konten disediakan untuk tujuan informasi saja.


Halaman Ini Di Persembahkan Oleh : Lagu togel