Šotimaa Aberdeeni ülikooli teadlased töötavad välja korduvkasutatavaid 3D-prinditud terasühendusi, mis võivad muuta hoonete korduvkasutamise, kohandamise ja ringlussevõtu lihtsamaks, aidates vähendada ehitustööstuses tekkivaid lammutusjäätmeid.
Tänu ülemaailmsele nõudlusele kiirema ehituse ja jätkusuutlikumate hoonete järele on moodulehitus muutumas üha populaarsemaks.
Kuna moodulehitusturg kasvab jätkuvalt, kasvab nõudlus täiustatud ehituskomponentide järele, mis mitte ainult ei kiirenda kokkupanekut, vaid võimaldavad ka konstruktsioone hõlpsasti lahti võtta ja nende kasutusea lõpus taaskasutada.
Selle väljakutsega toimetulemiseks uurivad Aberdeeni ülikooli ja Politecnico di Milano teadlased{0}}terasest 3D-printimise tehnoloogia ulatuslikke rakendusi, et parandada ehituse tõhusust, vähendada jäätmeid ja toetada säästvamat ümmarguse hoone mudelit.
Uurimismeeskond ühendab teadmised konstruktsioonitehnika, arhitektuurse disaini, täiustatud tootmise ja külmvormitud{0}}terasesüsteemide alal.
Korduvkasutatavad terasühendused moodulkonstruktsioonide jaoks
Seda kontseptsiooni pakkus esmakordselt välja 2023. aastal ja seda juhtis Aberdeeni ülikooli doktorant Ehsan Bakhshivand.
Projekti toetas insenerikool koostöös professor Ornella Iuorioga, täiendavalt toetasid professor Barbara Previtali ja tema meeskond Politecnico di Milanos.
Esimesed prototüübi komponendid ja 3D terasest printimissüsteem töötati välja Milano Politecnico AS_Labis ja AddMe Labis.
Dr Alireza Bagheri, Aberdeeni ülikooli inseneriõppe vanemlektor, selgitas:
"Meie uurimistöö eesmärk on luua kodusid ja hooneid nutikamal ja säästvamal viisil."
Meeskonna välja töötatud 3D-prinditud teraskonnektorid võimaldavad hooneid lihtsamini kokku panna, muuta ja taaskasutada, ületades samal ajal traditsiooniliste mehaaniliste ühenduste piirangud.
Nende pistikute hoolikalt kavandades saab kergeid teraskonstruktsioone kiiresti kokku panna ja täielikult lahti võtta, kahjustamata konstruktsiooniosi.
Selline lähenemine parandab ehituse tõhusust, vähendab materjali raiskamist, suurendab hoone kohanemisvõimet ja pikendab kasutusiga.
Moodulkonstruktsioonides kasutatakse laialdaselt selliseid materjale nagu külmvormitud teras, kuna need tagavad kerge konstruktsiooni jõudluse, mõõtmete täpsuse ja suurepärase valmistamise paindlikkuse.
Teras on korduvkasutatavate pistikute jaoks ideaalne materjal
Bagheri selgitas, et teras valiti loomulikult, kuna pistikud trükitakse otse terasest aluspinnale.
"Sama materjali kasutamine tagab metallurgilise ühilduvuse, konstruktsiooni järjepidevuse ja tõhusa koormuse ülekandmise."
Teras tagab kompaktsete täielikult lahtivõetavate ühendussüsteemide jaoks vajaliku tugevuse, jäikuse ja elastsuse.
Samal ajal loob metallilisandite tootmine uusi võimalusi keerukate geomeetriate, automatiseeritud tootmise ja kohandatud koormuse ülekandmise disainilahenduste jaoks.
Täpsete konstruktsiooniliste rakenduste jaoks pakub külmvaltsitud terasleht suurepärase aluse, kuna see pakub siledaid pindu, täpset paksuse reguleerimist ja usaldusväärset vormimisjõudlust.
Terasele omane taaskasutatavus muudab selle väga sobivaks ka korduvaks kokkupanekuks ja lahtivõtmiseks, toetades tõelist ringikujulist konstruktsioonimudelit.
Täiustatud tootmine säästvate hoonete jaoks
Teadlased usuvad, et see projekt pakub skaleeritavat teed ehitustööstuse ümberkujundamiseks, võimaldades hoonetest saada pikaajaliseks{0}}korduvkasutatavaks ressursiks, mitte ühekordseks kasutamiseks.
Bagheri lisas:
"See lähenemine kujutab endast uut suunda ehituses. Olemasolevad hoonesüsteemid ei ole kombineerinud metallist 3D-prinditud pistikuid külmvormitud -kergekaaluliste terassüsteemidega, et saavutada kiiret automaatset kokkupanekut ja täielikku lahtivõtmist."
Üks suuremaid läbimurdeid on meetodi väljatöötamine, mis võimaldab otse printida metallühendusi äärmiselt õhukeste, tavaliselt vaid 1–3 mm paksuste terasalustele.
See vähendab märkimisväärselt deformatsiooni ja jääkpinget tootmise ajal, muutes tehnoloogia praktilistele konstruktsioonirakendustele lähemale.
Nende täiustatud ehitussüsteemide puhul mängivad täppisterasest komponendid olulist rolli, kuna pistikute jõudlus sõltub täpsest geomeetriast, ühtlastest materjalide omadustest ja usaldusväärsest tootmiskvaliteedist.
Modulaarse teraskonstruktsiooni tulevik
Terasel on jätkuvalt oluline roll modulaarses ja jätkusuutlikus ehituses.
Alates kergetest konstruktsiooniraamidest kuni korduvkasutatavate ühendussüsteemideni – teras võimaldab hoonetel muutuda kohanemisvõimelisemaks, tõhusamaks ja taaskasutatavamaks.
Seoses edusammudega metallilisandite tootmises ja kokkupandavates konstruktsioonides toetavad sellised tooted nagu teraskonstruktsiooni komponendid, süsinikterasest leht{0} ja külmvormitud terasmaterjalid ka edaspidi säästvate hoonete järgmise põlvkonna toetamist.