Бетон эдлэл ба бүтэн барилгыг 3D технологийн аргаар хэвлэх боломжтой

Төмөр бетон хийц эдлэлийг хэв хашмал бэлтгэн цутгах аргаар хэвлэдэг. Хэв хашмал нь бетоны дизайныг янз бүрээр хийх боломжийг хязгаарладаг. Харин 3D технологийн аргаар хэвлэснээр төрөл бүрийн дизайнтай бетон эдлэл гарган авах боломжтой болно.

ХБНГУ-ын Бавари мужийн Мюнхений техникийн их сургуулийн эрдэмтэн судлаачид бетон эдлэлийг 3D технологийн аргаар хэвлэх олон арга техникийг судалсаар иржээ. Үүний нэг жишээ нь "Хэсэгчлэн барьцалдуулах арга"-ыг ашиглан нарийн хийцтэй бионик бетон эдлэлийг 3D аргаар хэвлэсэн байна. 

Энэхүү бетон эдлэл нь 20 см диаметртэй нимгэн ханатай, дотроо тогтворжуулагч тулгуур нарийхан хөндлөвч бэхэлгээтэй аж. Ийнхүү шувууны хөлний ясны бүтцээс санаа авсан нь хөнгөн бөгөөд маш тогтвортой бат бэх эдлэл болж чаджээ.

Бетон эдлэлийг 3D аргаар шахаж хэвлэх машин

 

Бионик эдлэл нь маш уян хатан, бат бэх тул аливаа хүчний үйлчлэлийг тэсвэрлэх чадвар өндөртэй байдаг. Дээрх бетон эдлэлийн механик шинж чанарыг судлан үзэхэд шахалтын бат бэх нь 50 МПа байсан нь ердийн бетон эдлэлийн стандарт шаардлагыг хангаж байгаа нь харагдана. 

Бетон эдлэлийг цемент, элс ба усыг хольж хэв хашмалд цутган бэхжүүлэн гарган авах тохиолдолд нимгэн ханатай бэхэлгээ бүхий хоолой хэвлэх боломжгүй юм. 3D хэвлэх аргын үед элсийг нимгэн үеэр өрөх явцдаа бетоны бүтэц үүсэх хэсэгт нь ус цементийн зутангаар норгон барьцалдуулна. Үе хооронд барьцалдан бэхэжсэний дараа илүүдэл элсийг зайлуулахад хүссэн бетон бүтээц үлдэнэ.

Хамгийн гол асуудал нь "Хэсэгчлэн барьцалдуудах арга"-ыг хэрэгжүүлэх том оврын хэвлэгч машин байсан бөгөөд үүнийг эрдэмтэд өөрсдөө зохион бүтээснээр шийдсэн байна.  

Том оврын хэвлэгчийг хэвлэх толгой нь гурван хэмжээст зам дээр байрлах бөгөөд автомат удирдлагын тусламжтайгаар хэвлэгч машины аль ч хэсэгт элсийг хүргэх боломжтой.  Энэхүү аргыг боловсруулахад гурван жил зарцуулжээ.

Хэвлэх арга амжилттай болох эсэх нь дараах хүчин зүйлсээс хамаардаг. Үүнд:

• Үеийн зузаан
• Элсний ширхэглэлийн хэмжээ
• Хэвлэгч толгойн хөдөлгөөний хурд
• Элсийг шүрших цоргыг хэрхэн сонгох зэрэг ордог байна. 

3D-аргаар хэвлэсэн 2 хөндлөвчтэй бетон хоолой (∅=20 см) 

 

Одоогийн байдлаар судалгааны баг аж үйлдвэрийн түншүүдтэйгээ хамтран хэдэн мянган цорго бүхий 3D хэвлэгч машиныг зохион бүтээж байгаа аж. Энэхүү хэвлэгч нь 10 шоо метр хүртэл овор хэмжээтэй бетон эдлэлийг үйлдвэрлэн гаргах хүчин чадалтай.

Дэлхий дээр олон тооны судлаачид бетон бүтээц эдлэлийг хамгийн үр дүнтэйгээр гарган авах аргыг судалсаар байна. Энд дурдсан "Хэсэгчлэн барьцалдуулах арга" нь зөвхөн нэг арга юм.   

Бэлэн бетон зуурмагийг прессээр шахаж хэвлэх арга бас нэг альтернатив арга ажээ. Модны үртэс нэмж дулаан тусгаарлах чадварыг нь сайжруулсан бетон эдлэлийг 3D хэмжээсээр шахаж хэвлэх аргыг мөн туршиж бэлэн болгожээ. Үүний тулд Мюнхений Техникийн их сургуулийн эрдэмтэд цемент, модны үртэс болон усны холимгийг хоёр см өргөнтэй гулдмай болгон шахах технологийг зохион бүтээсэн байна. Энэхүү гулдмайг компьютерийн удирдлагатай роботын гарт бэхэлсэн цоргоор дурын хэлбэр дүрс, хэмжээтэйгээр үйлдвэрлэж болох аж.

Судалгааны баг 1.5 метр өргөнтэй 1 метр өндөр хөнгөн бетон гулдмай гарган авсан нь ердийн сүвэрхэг хөнгөн бетоны стандарт шаардлагыг хангаж чадсан байна. 

Харин энэ оны долдугаар сард Францын Нанте хотод 3D технологийн аргаар робот машины хэвлэсэн байшинд анхны гэр бүл нүүж оржээ. Энэхүү барилгыг "Иннова" хэмээн нэрлэсэн байна. 

Тус барилгыг "BatiPrint 3D" аргыг ашиглан 54 цагийн дотор барьсан байна. Харин барилгын цонх, хаалга болон дээврийг уламжлалт аргаар суулгажээ. Энэхүү аргыг зохион бүтээгчид нь Нанте хотын их сургуулийн эрдэмтэд бөгөөд барилга барих хугацааг 33 цаг болгон бууруулжээ.   

"BatiPrint 3D" аргаар барилгыг барихдаа роботын гарт бэхэлсэн цоргоны тусламжтайгаар тусгай материалыг үе үеэр нь давхарлан барьсан байна. Уг аргыг ашиглахад нэгээс дээш тооны материал ашиглах боломжтой ба жишээ нь хөөсөнцөр болон тусгай дулаан тусгаарлах материалыг бетонтой хольж ашиглан дулаан тусгаарлалт  сайтай хана үйлдвэрлэх боломжтой.

“BatiPrint 3D” аргаар хэвлэж барьсан “Инова” байшин 

 

Нанте хотын их сургуулийн эрдэмтэд болон тус хотын захирагчийн албаны хамтарсан төслөөр энэхүү бүтээл бий болжээ. Төслийн удирдагч профессор Беной Фуре төслөөр хямд төсөр барилга барих боломжуудыг олон нийтэд харуулахыг зорьсон гэжээ. Уг барилгын төсөв нь ердөө 195 мянган евро болсон байна.

Хямд төсөр барилга барихын зэрэгцээ роботын тусламжтайгаар уламжлалт барилгын зураг төслөөс илүү цогц шийдлийг гаргах боломжтой болсон хэмээжээ. 

Тус барилга нь нэг давхар, таван өрөөтэй нийт талбай нь 95 ам метр бөгөөд дөрвөн унтлагын өрөөтэй байна. 

Гадна хана нь муруй дугуйрсан зохион байгуулалттай. Ингэснээр өвөрмөц харагдаад зогсохгүй муруй хана нь агаар сэлгэлтийг сайжруулан өрөөний чийглэгийг бууруулснаар мөөгөнцөр үүсэхээс сэргийлдэг гэнэ. Одоогийн байдлаар тус сууцанд олон төрлийн мэдрэгч суулган температур, агаарын чийглэг, өрөөний агаарын чанар болно эрчим хүчний зарцуулалтыг хэмжиж байна. Агаар сэлгэлтийг үр ашигтай явуулснаар эрчим хүчний зарцуулалтыг бууруулах боломжтой гэж үзжээ.

Тухайн сууцанд 5 гишүүнтэй гэр бүл амьдрах бөгөөд Парис хотын хойд хэсэгт "Иннова" төслийн 18 сууцыг барих төслийн ажил эхэлсэн байна. Үүний зэрэгцээ 700 ам метр талбайтай нийтийн өмчийн барилгыг мөн төлөвлөж байгаа ажээ.

Инова барилгын төсөл 

 

Эх сурвалж: Барилга.МН сэтгүүл