Forskere udvikler smart teknologi til synkroniseret 3D-print af beton

Forskere fra Nanyang Technological University, Singapore (NTU Singapore) har udviklet en teknologi, hvor to robotter kan arbejde i fællesskab for at 3D-udskrive en betonstruktur. Denne metode til samtidig 3D-udskrivning, kendt som sværmudskrivning, baner vejen for et team af mobile robotter til at udskrive endnu større strukturer i fremtiden. Udviklet af adjunkt Pham Quang Cuong og hans team ved NTU's Singapore Center for 3-D Printing, denne nye multi-robot teknologi er rapporteret i Automatisering i byggeriet . NTU -forskeren stod også bag Ikea Bot -projektet tidligere på året, hvor to robotter samlede en Ikea -stol på cirka ni minutter.

Ved hjælp af en specielt formuleret cementblanding, der er egnet til 3D-print, denne nye udvikling vil give mulighed for unikke betondesign i øjeblikket umuligt med konventionel støbning. Strukturer kan også produceres efter behov og i en meget kortere periode.

I øjeblikket, 3D-udskrivning af store betonkonstruktioner kræver enorme printere, der er større i størrelse end de udskrevne objekter, hvilket er umuligt, da de fleste byggepladser har pladsbegrænsninger. Brug af flere mobile robotter, der kan udskrive i 3D i synkronisering, betyder, at store strukturer og specialdesignede facader kan udskrives hvor som helst, så længe der er plads nok til, at robotterne kan bevæge sig rundt på arbejdsstedet.

NTU-robotterne 3D-printede en betonstruktur, der måler 1,86 m x 0,46 m x 0,13 m på otte minutter. Det tog to dage at hærde og en uge for at opnå sin fulde styrke, før den var klar til installation.

"Vi forestillede os et team af robotter, der kan transporteres til et arbejdssted, udskrive store stykker betonstrukturer og derefter gå videre til det næste projekt, når delene er blevet trykt, "forklarede prof. Pham fra NTU's School of Mechanical and Aerospace Engineering.

"Denne forskning bygger på den viden, vi har opnået fra at udvikle en robot til autonomt at samle en Ikea -stol. Men dette seneste projekt er mere komplekst i forhold til planlægning, udførelse, og i en meget større skala. "

At udskrive betonkonstruktioner samtidigt med to mobile robotter var en kæmpe udfordring, da begge robotter skal flytte på plads og udskrive deres dele uden at kollidere med hinanden. Udskrivning af betonstrukturen i segmenter er heller ikke acceptabelt, da samlinger mellem de to dele ikke vil klæbe ordentligt, hvis betonen ikke overlapper hinanden under trykprocessen. Denne flertrinsproces starter med at kortlægge det design, der skal udskrives, og tildele en bestemt del af udskrivningen til en robot. Den bruger derefter en særlig algoritme til at sikre, at hver af robotarme ikke kolliderer under samtidig udskrivning.

Ved hjælp af præcis placeringspositionering, robotterne bevæger sig derefter på plads og udskriver delene i god justering, sikre, at samlingerne mellem de separate dele overlapper hinanden. Endelig, blandingen og pumpningen af ​​den specialiserede flydende betonblanding skal blandes jævnt og synkroniseres for at sikre konsistens. Professor Chua Chee Kai, administrerende direktør for Singapore Center for 3D-udskrivning, de forstyrrende Industri 4.0 -teknologier som additiv fremstilling kan avanceres endnu mere, når de kombineres med andre innovative teknologier som robotteknologi, AI, materialevidenskab og grøn fremstillingsteknik.

"Dette projekt med flere robotter er meget tværfagligt, kræver, at robotikere arbejder med materialeforskere for at lave trykbar beton. For at opnå slutresultatet af en stærk betonstruktur, vi måtte kombinere deres ekspertise med mekaniske ingeniører og civilingeniøreksperter. Denne innovation demonstrerer for industrien, hvad der er muligt nu, og beviser, hvad der er muligt i fremtiden, hvis vi er kreative i udviklingen af ​​nye teknologier til at øge konventionelle bygge- og byggemetoder. "

Bevæger sig fremad, NTU -forskerholdet vil se på at integrere endnu flere robotter til at udskrive strukturer i større skala, optimering af udskrivningsalgoritmen til ensartet ydelse og forbedring af betonmaterialet til hurtigere hærdning.