محققان دانشگاه میشیگان به روشی جدید در چاپ سه بعدی بتن دست یافته اند که می تواند آینده ای پایدارتر و مقرون به صرفه را برای صنعت ساخت و ساز فراهم کند.
به گزارش تکناک، تیمی از محققان شامل مانیا آقایی میبدی ، علیرضا بایراموند و یوکسین لین از دانشگاه میشیگان، روشی نوآورانه را برای چاپ سه بعدی بتن با وزن فوق سبک و بدون ضایعات به کار گرفتند.
با استفاده از این فناوری نوآورانه، وزن بتن تا 72 درصد نسبت به بتن معمولی کاهش می‌یابد، در حالی که حجم آن همچنان ثابت باقی می‌ماند. این تکنولوژی راه را برای مشارکت ها و ثبت اختراعات جدید و فراتر از دانشگاه هموار می کند.
هدف رویکردهای سنتی چاپ سه بعدی بتن یا 3DCP، به دیجیتالی کردن ساخت و ساز و کاهش مصرف بتن است. با این حال، روش‌های سنتی محدودیت‌های هندسی دارند و کاربرد آن‌ها را به ساخت اشکال ساده‌تر مانند دیوارهای عمودی محدود می‌کنند.
به همین دلیل، محققان با رویکرد جدید با نام”Shell Wall”(دیوار پوسته‌ای)، یک طراحی محاسباتی و فناوری چاپ رباتیک سه بعدی ابداع کرده‌اند که با بهینه‌سازی توپولوژی و چاپ سه بعدی بتن به طور موثر ترکیب شده است. این رویکرد جدید، محدودیت‌های هندسی روش‌های سنتی را برطرف کرده و امکان ساخت اشکال پیچیده تر را با استفاده از چاپ سه بعدی بتن فراهم می‌کند.
یکی از تکنیک‌های کارآمد در بهینه سازی توزیع مواد، بهینه سازی توپولوژی است که براساس معیارهایی مانند وزن و یا استحکام، برای مجموعه‌ای از بارگزاری‌ها، توزیع مواد را بهینه می‌کند.تیم پژوهشی با طراحی یک مدل محاسباتی که با استفاده از بهینه سازی توپولوژی، رسوب غیرمسطح و مواد متغیر را براساس شکل و ویژگی‌های هندسی قطعات بهینه می‌کند، روشی نوآورانه را برای استفاده بهینه مواد در ساختمان سازی ارائه داده‌اند. این روش به کاربران این امکان را می‌دهد که مواد را در نقاط مورد نیاز قرار دهند و از بهره وری بالاتری برخوردار شوند.
آقایی میبدی بیان می‌کند که این رویکرد جدید به کاهش تولید غیر ضروری و مصرف اضافی مصالح توجه دارد و امکان ساخت سازه‌هایی با بهترین عملکرد و سازگاری با محیط زیست را با کمترین هزینه فراهم می‌کند. با پیشرفت رباتیک، هوش مصنوعی و اتوماسیون در معماری، چاپ سه بعدی بتن به دلیل قابلیت آن در ایجاد اشکال و ساختارهای پیچیده و ضایعات کمتر، به سرعت در حال رشد و تبدیل به یک روش محبوب در صنعت ساخت و ساز شده است. این پیشرفت در راستای رشد پایدار مصالح ساختمانی و استفاده بیشتر از چاپ سه بعدی در صنایع مختلف ایجاد شده است.
محققان آزمایشگاه DART با استفاده از یک روش نوآورانه، به دلیل رشد سریع شهرنشینی و افزایش تقاضا برای زیرساخت‌ها، به تغییرات قابل توجهی در صنعت ساخت و ساز و روش های کلی چاپ سه بعدی بتن کمک کرده‌اند. شرکت های برجسته ساخت و ساز بتن سه بعدی مانند Peri Group، ICON و WASP، در حال ایجاد شراکت‌های جدیدی هستند که می تواند در آینده برای معماران، قانون‌گذاران و استارتاپ‌های چاپ سه بعدی بتن و صنعت بتن مفید باشد.
