Die Technische Universität Eindhoven (TU / e) hat kürzlich die weltweit erste mit 3D bedruckte Betonbrücke gedruckt installiert als Teil einer neuen Straße um das Dorf Gemert in den Niederlanden.
Die Brücke ist in erster Linie für Radfahrer bestimmt. Da es in den Niederlanden mehr Fahrräder als Menschen gibt, wird erwartet, dass hunderte Radfahrer jeden Tag über die 3D-gedruckte Brücke fahren werden.
Die neue Brücke ist das erste in 3D gedruckte Infrastrukturprojekt des Landes. Es ist Teil eines großen Straßenbauprojekts - des Noord-Om-Projekts -, das von der Firma BAM Infra geleitet und von der Provinz Nordbrabant in Auftrag gegeben wurde.
Die Brücke misst 8 Meter lang und 3.5 Meter breit und ist so konstruiert, dass sie Radfahrer für 30-Jahre oder mehr transportieren kann.
Die strukturelle Integrität der Brücke wurde sowohl im Labor als auch vor Ort getestet, als ein 5-ton-Gewicht darauf gelegt wurde. Das ist mehr Gewicht als die Brücke jemals wirklich tragen wird.
Die Elemente der Brücke wurden an TU / e gedruckt, die führt High-End-Forschung auf dem Betondruck.
TU / e begann mit der Entwicklung eines riesiger Beton 3D Drucker im Rahmen eines groß angelegten Forschungsprojekts in 2015.
TAM (Theo) Salet, ein Professor für Betonstrukturen an der TU / e, sagte, dass es das Ziel der Universität sei, den 3D-Druckprozess "robust und wiederholbar" zu machen, so dass der gesamte Prozess nahtlos vom Design bis zum Druck verläuft. Der Prozess, erklärte er, verwendet ein offenes System, in dem der Roboter die Zeichnung liest, druckt und alles korrigiert, was benötigt wird.
Die Universität zielt auch darauf ab, "Testmethoden für gedruckten Beton zu definieren, um Codes zu bilden" und "strukturelle Anwendungen wie Verstärkung zu verwirklichen", sagte er.
Aufgrund des Forschungsergebnisses hatten einige Industriepartner der Universität die Idee, die Brücke vor acht Monaten zu drucken.
Die TU / e-Forscher entwickelten daraufhin ein Verfahren, um Stahlarmierungskabel einzubinden und gleichzeitig einen Betonstreifen zu verlegen. Das Kabel ist das Äquivalent des Bewehrungsnetzes, das in herkömmlichem Beton verwendet wird, das die Spannung unter Spannung behandelt.
Sobald der Prozess entwickelt wurde, wurde der eigentliche Druck in zwei Wochen durchgeführt, sagte Salet.
"Wir mussten rechtzeitig liefern, da es Teil eines realen Projekts ist", sagte er.
"Zum Glück und mit Unterstützung von vielen Studenten und der Industrie haben wir es geschafft. Aus diesem Grund haben wir das Design einfach gehalten. Erwarte bald mehr aufregende Formen. "
Vorteile des 3D-Drucks
Einer der Hauptvorteile von 3D-Druckbeton ist, dass er viel weniger Beton verwendet als die konventionelle Technik, bei der eine Form verwendet wird. Der Drucker lagert Beton nur dort ab, wo er gebraucht wird, was den Zementverbrauch verringert. Die Zementproduktion hat einen sehr hohen CO2-Fußabdruck, aber die neue Methode reduziert CO2-Emissionen.
Ein weiterer Vorteil ist die Vielseitigkeit - der Drucker kann jede gewünschte Form annehmen, während herkömmliche Betonformen, die aus Formen hergestellt werden, dazu neigen, in der Form unhandlich zu sein.
Betondruck ist auch viel schneller. Es müssen keine Schalungsstrukturen gebaut werden, und das Bewehrungsnetz muss nicht separat angebracht werden.
Insgesamt gehen die Forscher davon aus, dass die Umsetzung letztendlich etwa dreimal schneller sein wird als herkömmliche Betontechniken.
Was kommt als nächstes für TU / e?
Das Team hat auch "einen Pavillon, einige architektonische Elemente wie eine Bank und eine Wand, ein Gewölbe mit Hilfe von Schalenelementen, die wir später zusammengebaut haben, gedruckt", sagte Salet.
Salet und sein Team arbeiten jetzt an fünf echten Häusern in den Niederlanden, die "bald realisiert werden", sagte er.
"Der Schwerpunkt lag jedoch bisher auf der Entwicklung von Wissen", sagte Salet.
"Eine interessante Errungenschaft ist die Möglichkeit, den bedruckten Beton sofort während des Druckprozesses zu verstärken. Wir verwendeten das Gerät, um die Brücke in der Querrichtung zu verstärken. Longitudinal ist es vorgespannt. "
Mit dem Wissen, das die Forscher in diesem Projekt gewonnen haben, sind sie nun in der Lage, auch größere Betonstrukturen zu entwerfen.
BAM plant, den 3D-Betondrucker von nun an auf Baustellen zu haben, wodurch die Notwendigkeit entfällt, 3D-Druckstücke an Standorte zu transportieren und dort zu montieren. Der Ansatz besteht darin, Elemente zu drucken, die anschließend zusammengefügt werden. Andernfalls wäre die maximale Größe der Struktur durch die Größe des Druckers begrenzt.
"3D Betondruck ist immer noch eine Reise mit unbekanntem Ziel", sagte Salet.
"Ich hoffe, dass Studenten auf der ganzen Welt zusammen auf dieser Reise reisen und sich gegenseitig inspirieren werden, das Unbekannte zu erkunden und ihre Träume zu teilen, um neue Technologien anzuwenden, um intelligente und nachhaltige Städte zu verwirklichen. Erstellen Sie eine ansprechende Architektur, implementieren Sie die Idee des digitalen Designs und der digitalen Konstruktion, um Fehlerkosten zu reduzieren, denken Sie daran, konkrete Strukturen in das IoT (Internet der Dinge) zu integrieren, begrenzen Sie die materiellen Bedürfnisse und denken Sie schließlich an das Material, das als Beton bekannt ist.
