Amerykańska badaczka podejmuje próby drukowania 3D ziemią w budownictwie

Pewna wykładowczyni z Uniwersytetu w Arkansas otrzymała ostatnio znaczącą dotację na rozszerzenie swoich badań, dotyczących wykorzystania gleby jako materiału do drukowania 3D.

Michelle Bernhardt-Barry, adiunkt w dziedzinie inżynierii lądowej na Uniwersytecie Arkansas, otrzymała nagrodę Wydziału Wczesnego Rozwoju o wartości  500 000 USD. Bada ona strukturę gleby i zwiększa jej efektywność w przenoszeniu ciężkich ładunków w celu zoptymalizowania druku 3D materiałów glebowych w przyszłych projektach budowlanych.

Zobacz także: Instytut BAM pomyślnie wydrukował 3D metalowe narzędzie w warunkach zerowej grawitacji

Badania koncentrowały się na sposobach, w jakie różne naturalne struktury mogą reagować na potrzeby dużych obciążeń. „Natura ma wiele przykładów materiałów o strukturze hierarchicznej, które wykazują najwyższą wydajność poprzez różne wzorce komórkowe lub geometryczne, czynniki biologiczne i inne mechanizmy obciążające” – powiedziała Bernhardt – Barry. „Te mechanizmy maksymalizują wytrzymałość, jednocześnie minimalizując zużycie materiałów i energii”- dodała badaczka.

Zobacz także: Drukowanie 3D elektroniki bezpośrednio na ludzkiej skórze, staje się faktem [VIDEO]

Dobrym przykładem naturalnych struktur hierarchicznych jest plaster miodu. Geometryczna forma plastra miodu, z jego rozmieszczeniem otwartych, sześciokątnych komórek, daje mu siłę, której same właściwości materiałowe nie były w stanie zapewnić. Projekty budowlane często opierają się na glebie jako fundamencie i podjęły w przeszłości próby poprawy wytrzymałości materiału, poprzez dodanie cementu lub innych kruszyw. Bernhard-Barry uważa, że ​​bardziej efektywne byłoby wykorzystanie naturalnych struktur, takich jak plaster miodu, w celu zoptymalizowania granulowanego rozmieszczenia samej gleby, zamiast mieszania jej z innymi dodatkami.

Jej badania będą dalej badać geometrie naturalnych struktur hierarchicznych, które są wydajnymi mechanizmami nośnymi, oraz rozwijać oparte na nich modele laboratoryjne i na skalę polową. Ma nadzieję, że wykorzysta technologię druku 3D do włączenia tych struktur do próbek gleby, poprawiając jej wytrzymałość poprzez zoptymalizowany układ warstw.

W przypadku projektów budowlanych, opartych na glebie lub z gleby, próbki gleby będą zbierane, a następnie ulepszane za pomocą drukowania 3D. Zamiast polegać na glebie gorszego gatunku lub dodawaniu dodatkowych materiałów, takich jak cement, zastosowanie warstw zadrukowanych w 3D byłoby znacznie bardziej wydajne i opłacalne. Trójwymiarowe wydrukowane warstwy gleby można również dostosować do specyficznych wymagań lokalizacji, takich jak płytkie fundamenty, kolumny kruszyw, lekkie zasypki czy studnie przeciwpowodziowe.

Zobacz także: Nowa odsłona technologii LCD w wydaniu firmy 3D Currax Solutions

Badanie gleby może okazać się szczególnie przydatne w przypadku projektów budowlanych w słabo rozwiniętych obszarach, w których zasoby są ograniczone, oraz w przypadku budynków, zlokalizowanych w ekstremalnych warunkach. Zoptymalizowanie rozmieszczenia gleb za pomocą technologii drukowania 3D byłoby dobrym sposobem na ulepszenie budowy w obszarach dotkniętych wojnami lub klęskami żywiołowymi. W przyszłości ta drukowana ziemia 3D może być również wykorzystana do budowy dróg, budynków i innej infrastruktury w odległych obszarach, takich jak Antarktyda czy nawet na Księżycu i Marsie, gdzie trudno byłoby dostarczyć konwencjonalne materiały budowlane i sprzęt.

Autor: Milena Piskorz

Źródło: 3ders.org