فرم هایی با هندسه پیچیده و رویه های منحنی در چاپ سه بٌعدی بتن (مقاله علمی وزارت علوم)
درجه علمی: نشریه علمی (وزارت علوم)
آرشیو
چکیده
بیان مسئله: از مهم ترین موضوعات در طراحی معماری، فرم است که در طراحی رایانشی، پیچیده تر از گذشته شده و برای ساخت، احتیاج به بهره گیری از روش های ساخت دیجیتال هم چون ساخت افزودنی (چاپ سه بٌعدی) است. دیرزمانی است که بتن از اصلی ترین مصالح در معماری و مهندسی ساختمان محسوب می شود. در دو سه دهه اخیر، چاپ سه بٌعدی بتن پیشرفت های قابل ملاحظه ای داشته و نمونه های کاربردی مانند پل عابرپیاده، واحد مسکونی و مبلمان شهری با این فناوری ساخته شده است. یکی از مهم ترین مزیت های چاپ سه بٌعدی، ساخت هندسه های پیچیده و دربردارنده سطوح منحنی است. در چاپ سه بٌعدی با مواد بتنی، به علت مقیاس بزرگ، برخی از نقایص سطح چاپ شده هم چون اثر پلکانی آن بیش تر نمایان می شود. یکی از روش هایی که می توان به کار برد تا پرداخت نهایی سطح چاپ شده، صاف تر و به طرح دیجیتال اصلی نزدیک تر باشد، کاربرد لایه زنی منحنی (غیرتخت) در تولید اطلاعات ساخت مورد نیاز چاپگر است. این روش اصلاحی می تواند تنها با مداخله در سطح نرم افزاری و با بهره گیری از سخت افزار موجود، سطوحی با پرداخت نهایی بهتر تولید کند.هدف پژوهش: بررسی روش های ارائه شده در ساخت افزودنی با مواد بتنی و یافتن مزیت ها و محدودیت های آن ها در مقالات منتشر شده است.روش پژوهش: در این پژوهش مروری، به روش توصیفی-تحلیلی، داده های اسنادی گردآوری شده از اسناد علمی منتشر شده مانند مقالات، کتاب ها و پایان نامه ها مورد واکاوی قرار گرفته اند.نتیجه گیری: سه روش اصلی در ساخت افزودنی با مواد بتنی مورد بررسی قرار گرفته و مزیت ها و محدودیت های هر کدام برشمرده شده است. چالش های عمده ساخت افزودتی با بتن در سه دسته خصوصیات بتن قابل چاپ و مواد تشکیل دهنده آن، چاپ قطعات طره دار و سازه پشتیبان برای چاپ بتن و وجود درزهای سرد بررسی شده و در نهایت روش های ارائه شده برای ساخت رویه های (سطوح) منحنی با فناوری چاپ سه بٌعدی بتن ذکر شده است.Complex Geometry Forms and Curved Surfaces in 3D Concrete Printing
Problem statement: One of the most critical issues in architectural design is form, which has become more complicated in computational design. To overcome such problems nowadays, digital manufacturing methods such as additive manufacturing could be used. For a long time, concrete has been considered one of the primary materials in architecture. In recent decades, concrete 3D printing has made significant progress and practical samples such as pedestrian bridges, residential units, and urban furniture have been made with this technology. One of the most important advantages of 3D printing is the creation of complex geometries including curved surfaces. In 3D concrete printing, due to its large scale, some defects of the printed surfaces, such as the staircase effect are more visible. One of the methods that could be used to make the final finish of the printed surface smoother and closer to the original digital design is the application of curved (non-flat) layering in the production process. This method could produce surfaces with a better finish only by intervening at the software level and using the existing hardware.Research objective: This paper seeks to investigate the methods presented in the additive manufacturing of cementitious materials and attempts to find their advantages and limitations in published articles.Research method: In this review article, the documentary data collected from published scientific documents like articles, books, and theses, have been analyzed using a descriptive-analytical method.Conclusion: Three main methods in additive manufacturing of concrete materials have been investigated, and the advantages and limitations of each have been listed. The main challenges for additive manufacturing of concrete in the three categories: properties of printable concrete, supporting structures for concrete printing, and the presence of cold joints were investigated, and finally, the methods presented for the construction of curved surfaces with 3D concrete printing technology were mentioned.
تبلیغات
