Ученые вдохновились панцирями омаров и теперь заставляют промышленные принтеры печатать из бетона сложные конструкции

Исследователи из Университета RMIT экспериментировали с различными подходами к 3D-печати из бетона, надеясь найти способ, который мог бы открыть новые возможности в этой Сфере архитектуры и строительства. Если бетонные конструкции обычно формируются путем заливки материала в форму, то конструкции, созданные с помощью 3D-печати бетона (3DCP), постепенно формируются путем печати одного слоя поверх другого параллельными линиями.

В рамках нового исследования ученые включили от 1 до 2 процентов стальных волокон в бетонную смесь и изучили множество альтернатив однонаправленным узорам, обычно используемым в 3D-печати. Особый успешными стали постройки с так называемыми геликоидальными узорами. Они были вдохновлены внутренней структурой панцирей омаров, которые в ходе эволюции сделали защиту ракообразных практически идеальной.

«Мы знаем, что природные материалы, такие как экзоскелеты омаров, за миллионы лет превратились в высокоэффективные конструкции, поэтому, подражая их ключевым преимуществам, мы можем проследить за тем, где природа уже внедрила инновации», — поделился ведущий исследователь, доктор Джонатан Тран.

По мнению ученых, повышенная прочность, вызванная этими спиралевидными узорами, может позволить печатать более высокие и сложные бетонные конструкции на 3D-принтере. Они изучают эти возможности с помощью нового мобильного роботизированного принтера размером 5 x 5 метров. Кроме того, команда хочет узнать, можно ли воспроизвести эти типы бетонных конструкций, напечатанных на 3D-принтере, с помощью переработанных отходов.

«Поскольку панцири омаров от природы прочные и гладкие, это поможет нам получить более прочные бетонные формы, от простых арок до плавно изогнутых сложных конструкций», — пояснил Тран. «Эта работа находится на ранних стадиях, поэтому нам необходимы дальнейшие исследования, чтобы проверить, как бетон работает по более широкому диапазону параметров, но наши первоначальные экспериментальные результаты показывают, что мы на правильном пути».

Исследование было опубликовано в журнале 3D Printing and Additive Manufacturing, а на видео ниже представлен обзор исследования: