Log in
inloggen bij Betoniek
Hulp bij wachtwoord
Geen account?
shop word lid
Home / Alle kennis / Nieuws

Baanbrekend model voor optimale snelheid printen beton

20 februari 2018

Geprint beton is tijdens het printen nog niet hard en heeft daardoor nog weinig draagkracht. Daardoor bestaat het risico dat te snel geprinte constructies in elkaar zakken of omvallen. Akke Suiker, hoogleraar mechanica aan de TU Eindhoven, heeft nu een model ontwikkeld waarmee eenvoudig kan worden bepaald bij welke afmetingen en printsnelheid geprinte wanden stand houden. Zijn vergelijkingen zijn zo elementair dat ze gemeengoed kunnen worden in het snel groeiende terrein van 3D-printen.

Conventioneel beton dat in een bekisting is gestort, krijgt dagen tot weken de tijd om te verharden. Dat geldt niet voor 3D-geprint beton. Geprint beton krijgt wel direct de last te dragen van de volgende laagjes beton die erop worden geprint. Naarmate de constructie hoger wordt, stijgt de spanning in het beton. Als die spanning hoger wordt dan de sterkte van het nog jonge beton, zal de constructie bezwijken.

Hoogleraar Akke Suiker heeft het afgelopen half jaar een model uitgewerkt waarmee een antwoord kan worden gegeven op de vraag of het beton op het moment dat een nieuwe laag wordt gestort, sterk genoeg is. Dit model heeft hij gebaseerd op wiskundige vergelijkingen. De resultaten zijn medio februari 2018 gepubliceerd in het International Journal of Mechanical Sciences.

Vijf parameters

Met zijn vergelijkingen kan Suiker vooraf berekenen hoe snel hij laagjes op elkaar kan leggen, bij een bepaalde uithardingssnelheid van het materiaal, en bij bepaalde afmetingen van de constructie. Maar hij kan ook berekenen hoe hij die constructie kan maken met zo min mogelijk materiaal, en wat de invloed van onregelmatigheden is. Of wat er gebeurt als hij een wand net iets dikker maakt of sneller laat uitharden, of gebruikmaakt van een ander materiaal. Of dat de wand de neiging heeft alleen om te vallen of ook de aansluitende constructie met zich meetrekt. In het laatste geval is de gevolgschade die optreedt vanzelfsprekend aanzienlijk groter. Feitelijk zijn er zo’n 15 à 20 factoren waar je rekening mee moet houden, maar doordat Suiker zijn vergelijkingen handig heeft geschaald hield hij uiteindelijk slechts vijf, dimensieloze parameters over. Het probleem is daarmee getackeld met een zeer elegant en inzichtelijk model.

Baanbrekend

Op de vraag of zijn resultaten belangrijk gaan zijn voor het vakgebied van 3D-printen, is Suiker stellig. “Dat zou wel moeten. De inzichten die het model biedt creëren essentiële basiskennis voor iedereen die 3D-constructies print. Voor constructeurs, ingenieursbureaus, maar ook bijvoorbeeld voor bedrijven die dunwandige kunststof protheses printen van kleine afmetingen, want daar gelden mijn vergelijkingen ook voor”. De eerste interesse is er in ieder geval al: hij is op de universiteit van Cambridge uitgenodigd om zijn werk toe te lichten.

Gevalideerd met betonprinter

Suiker valideerde zijn model onder meer met resultaten van testen gedaan met de betonprinter van de TU Eindhoven, uitgevoerd door promovendus Rob Wolfs. Die ontwikkelde tegelijk met Suiker een computermodel waarmee hij ook het constructiegedrag tijdens het printproces kan berekenen, maar dan gebaseerd op de eindige-elementenmethode. Mooi voor beide onderzoekers is dat resultaten van hun onafhankelijk van elkaar ontwikkelde modellen elkaar bevestigen. Het model van Wolfs is qua toepassingsgebied anders. Die werkt bij een gedetailleerde analyse van complexe problemen onder specifieke printcondities, maar is vanwege het zuiver numerieke karakter en de gevraagde rekentijd niet zo geschikt om de belangrijkste effecten van het printproces te identificeren en algehele trends in kaart te brengen.

bron: TU Eindhoven

Reacties

Renda ©2024. All rights reserved.

Deze website maakt gebruik van cookies. Meer informatie AccepterenWeigeren