D-образный - D-Shape

D-образный большой трехмерный принтер, который использует впрыскивание связующего, процесс послойной печати для связывания песка с неорганической морской водой.[1] и связующее на основе магния[2] для создания каменных предметов. Изобретенная Энрико Дини, основателем Monolite UK Ltd, первая модель D-образного принтера использовалась эпоксидная смола смола, обычно используемая в качестве клея при строительстве лыж, автомобилей и самолетов, в качестве связующего. Дини запатентовал эту модель в 2006 году.[3] Испытав проблемы с эпоксидной смолой, Дини сменил связующее на нынешнее связующее на основе магния и снова запатентовал свой принтер в сентябре 2008 года.[4] В будущем Дини планирует использовать принтер для создания полномасштабных зданий.

Техническое описание

Текущая версия 3D-принтера D-Shape размещена в алюминиевой раме размером 6 на 6 метров. Рама состоит из квадратного основания, которое во время печати перемещается вверх по четырем вертикальным балкам с помощью шаговые двигатели, которые используются для многократного перемещения на заданную длину и затем удержания на месте на каждой балке. Через все 6 метров основания по горизонтали расположена печатающая головка с 300 соплами, расстояние между которыми составляет 20 мм. Головка принтера соединена с основанием алюминиевой балкой, которая проходит перпендикулярно головке принтера.[5]

Обработать

Перед началом фактического процесса печати необходимо создать трехмерную модель печатаемого объекта. CAD, программное обеспечение, которое позволяет дизайнеру создавать трехмерные модели на компьютере. Как только модель будет завершена, файл САПР отправляется в печатающую головку. Процесс печати начинается, когда слой песка толщиной от 5 до 10 мм, смешанный с твердым оксидом магния (MgO),[6] равномерно распределяется головкой принтера в области, ограниченной рамкой. Головка принтера разбивает трехмерную модель на двухмерные части. Затем, начиная с нижнего среза, головка перемещается по основанию и наносит неорганическую связующую жидкость, состоящую из раствора, который включает хлорид магния, с разрешением 25 точек на дюйм (1,0 мм).[7] Связующее и песок химически реагируют с образованием песчаника. Для полного застывания материала требуется около 24 часов. Материал по составу напоминает Сорель цемент.

Поскольку сопла находятся на расстоянии 20 мм друг от друга, могут возникнуть зазоры, которые необходимо заполнить. Чтобы заполнить эти зазоры и обеспечить равномерный доступ песка к связующему, электрический поршень на балке, удерживающей печатающую головку, заставляет печатающую головку перемещаться в направлении, перпендикулярном направлению движения принтера. Для завершения печати слоя требуется четыре движения вперед и назад в форме буквы D. После того, как слой закончен, шаговые двигатели на вертикальных балках перемещают основание вверх. Из полого каркаса чуть выше печатающей головки новый песок, который периодически пополняется, распределяется по области каркаса для создания следующего слоя.[8] Во время печати излишки песка служат опорой для затвердевающего песка, а также могут быть повторно использованы в последующих распечатках. Процесс печати является непрерывным и останавливается только тогда, когда желаемая структура полностью напечатана.

После того, как принтер закончит свою работу, окончательную структуру нужно выдавить из песка. Рабочие используют лопаты, чтобы удалить излишки песка и обнажить конечный продукт. Оксид магния, смешанный с песком, заставляет песок становиться активным участником, а не инертным во время реакции со связующим. Если бы песок был инертным, полученный материал был бы больше похож на бетон в том смысле, что песок был бы только слегка связан вместе, но из-за MgO конечный продукт представляет собой минералоподобный материал с микрокристаллический структура. По сравнению с бетоном, который имеет низкое сопротивление растяжению и, как результат, требует армирования железом, конструкции D-Shape обладают относительно высоким сопротивлением растяжению и не требуют армирования железом.[9] Сообщается, что весь процесс строительства занимает четверть времени и от трети до половины затрат.[10] потребуется построить такую ​​же структуру традиционными средствами, используя портландцемент, материал, который в настоящее время используется в строительстве.[11]

Награды и достижения

Конкурс строительства набережной Нью-Йорка

Осенью 2012 года D-Shape приняла участие в конкурсе строительства набережной Нью-Йорка, организованном Корпорация экономического развития города Нью-Йорка (NYCEDC), в которой конкуренты должны были создать инновационное решение, чтобы помочь укрепить изношенные пирсы и береговые сооружения Нью-Йорка. Идея D-Shape, получившая название «Цифровой бетон», заключалась в том, чтобы сделать трехмерное сканирование каждой части пирса или инфраструктуры, а затем напечатать опорную куртку для каждой конкретной части. D-Shape заняла первое место и получила 50 000 долларов за идею, что, по оценкам, сэкономит Нью-Йорку 2,9 миллиарда долларов.[12][13]

Радиолярии

В 2009 году компания D-Shape успешно создала самую высокую печатную скульптуру - Радиолярию.[14] Радиолярия, скульптура, созданная итальянским архитектором Андреа Морганте и вдохновленная радиолярии, одноклеточные организмы со сложным минеральным скелетом, демонстрируют способность D-Shape печатать большие структуры произвольной формы. Текущая версия скульптуры представляет собой всего лишь полноразмерную модель радиолярии в масштабе 3 x 3 x 3 м, которую планируется установить на кольцевой развязке в Понтедера, Италия.[15]

Будущее D-образной формы

В настоящее время Джейк Уэйк-Уокер и Марк Уэбб работают над документальным фильмом под названием Человек, который печатает дома, об Энрико Дини и его изобретении.[16] Несмотря на то, что D-Shape привлек внимание своими способностями к печати, работа над ним все еще продолжается. Хотя он приблизился к печати настоящего дома, напечатав трулло, который представляет собой небольшую каменную хижину,[17] принтер все еще нуждается в доработке, чтобы воплотить в жизнь мечты Дини о печати больших и сложных зданий.

Лунные базы

Благодаря возможностям D-Shape, Европейское космическое агентство (ЕКА) проявило интерес к использованию принтера для строительства лунных баз.[18] ЕКА заинтересовано в использовании D-Shape для создания лунных баз из лунных реголит, иначе известную как лунная пыль, потому что трехмерный принтер может построить базу на месте без вмешательства человека. Это выгодно, потому что на Луну нужно будет доставить только машину, что снизит стоимость доставки строительных материалов на лунную поверхность для создания баз. D-Shape успешно напечатала компоненты для лунных баз с помощью имитации лунной пыли, а также прошла испытания, цель которых - увидеть, как принтер будет работать в условиях окружающей среды на Луне.[19]

использованная литература

  1. ^ "Discovery Channel охватывает 3D-печать DShape". Youtube, DShape3DПечать. Получено 21 октября 2013.
  2. ^ Чезаретти, Джованни; Энрико Дини; Ксавье де Кестелье; Валентина Колла; Лоран Памбагян (январь 2014 г.). «Строим компоненты для форпоста на Лунной земле с помощью новой технологии 3D-печати». Acta Astronautica. 93: 430–450. Дои:10.1016 / j.actaastro.2013.07.034.
  3. ^ Дини, Энрико. «Способ и устройство для автоматического строительства конгломератных конструкций CA 2602071 A1». Патенты США. Получено 11 ноября 2013.
  4. ^ Дини, Энрико. «Способ автоматического изготовления конгломератной конструкции и устройство для этого US 8337736 B2». Патенты США. Получено 11 ноября 2013.
  5. ^ Чезаретти, Джованни; Энрико Дини; Ксавье де Кестелье; Валентина Колла; Лоран Памбагян (январь 2014 г.). «Строим компоненты для форпоста на Лунной земле с помощью новой технологии 3D-печати». Acta Astronautica. 93: 430–450. Дои:10.1016 / j.actaastro.2013.07.034.
  6. ^ Чезаретти, Джованни; Энрико Дини; Ксавье де Кестелье; Валентина Колла; Лоран Памбагян (январь 2014 г.). «Строим компоненты для форпоста на Лунной земле с помощью новой технологии 3D-печати». Acta Astronautica. 93: 430–450. Дои:10.1016 / j.actaastro.2013.07.034.
  7. ^ Эдвардс, Лин (19 апреля 2010 г.). «3D-принтер может построить лунные базы». Phys.org. Получено 21 октября 2013.
  8. ^ Чезаретти, Джованни; Энрико Дини; Ксавье де Кестелье; Валентина Колла; Лоран Памбагян (январь 2014 г.). «Строим компоненты для форпоста на Лунной земле с помощью новой технологии 3D-печати». Acta Astronautica. 93: 430–450. Дои:10.1016 / j.actaastro.2013.07.034.
  9. ^ Дини, Энрико. «Способ автоматического изготовления конгломератной конструкции и устройство для этого US 8337736 B2». Патенты США. Получено 11 ноября 2013.
  10. ^ Парсонс, Сара (17 марта 2010 г.). «Трехмерный принтер создает целые здания из твердых пород». Место обитания. Получено 22 октября 2013.
  11. ^ Белезина, янв (24 февраля 2012 г.). «3D-принтер D-Shape может печатать дома в натуральную величину». Гизмаг. Получено 21 октября 2013.
  12. ^ «D-Shape обещает модернизировать береговую линию Нью-Йорка с помощью технологии 3D-печати». The Huffington Post. 3 июня 2013 г.. Получено 21 октября 2013.
  13. ^ «D-Shape выиграла главный приз в конкурсе строительства набережной Нью-Йорка». 3ders.org. 12 апреля 2013 г. Архивировано с оригинал 13 октября 2013 г.. Получено 20 октября 2013.
  14. ^ Причуда, Ванесса. «Как 3D-печать изменит наш мир». Arch Daily. Получено 20 октября 2013.
  15. ^ Эдвардс, Лин (19 апреля 2010 г.). «3D-принтер может построить лунные базы». Phys.org. Получено 21 октября 2013.
  16. ^ Благдон, Джефф (21 февраля 2012 г.). «Британская компания использует 3D-печать для создания каменных зданий из песка». Грани. Получено 21 октября 2013.
  17. ^ Причуда, Ванесса. «Как 3D-печать изменит наш мир». Arch Daily. Получено 20 октября 2013.
  18. ^ Эдвардс, Лин (19 апреля 2010 г.). «3D-принтер может построить лунные базы». Phys.org. Получено 21 октября 2013.
  19. ^ Чезаретти, Джованни; Энрико Дини; Ксавье де Кестелье; Валентина Колла; Лоран Памбагян (январь 2014 г.). «Строим компоненты для форпоста на Лунной земле с помощью новой технологии 3D-печати». Acta Astronautica. 93: 430–450. Дои:10.1016 / j.actaastro.2013.07.034.

внешние ссылки