एयरलेमेंट: 3डी प्रिंटिंग के साथ ... अपशिष्ट से हल्की निर्माण सामग्री

टिकाऊ निर्माण के लिए ज्यूरिख में फेडरल इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी से, यहां तीन आयामों में मुद्रित इन्सुलेट तत्व हैं, जो पुनर्चक्रण योग्य और सीमेंट-मुक्त हैं।

3डी प्रिंटिंग की बदौलत टिकाऊ निर्माण
टिकाऊ निर्माण: 3डी प्रिंटेड इंसुलेटिंग तत्व ईटीएच से आते हैं जो पूरी तरह से सीमेंट-मुक्त और रिसाइकिल करने योग्य होते हैं (फोटो: पैट्रिक बेडारफ और ह्युक सुंग क्वोन)

La 3D प्रिंटिंग के विकास में बहुत बड़ा योगदान दे सकता हैटिकाऊ इमारत, पहले कभी उपयोग नहीं की गई सामग्रियों के साथ प्रयोग करने की संभावना से शुरुआत करना और खपत और उत्सर्जन को कम करने में सक्षम नई निर्माण तकनीकों का परीक्षण करना।

से एक शोधकर्ता ज्यूरिख के संघीय पॉलिटेक्निक संस्थान नए उत्पादन के लिए इस स्वचालित तकनीक का उपयोग किया इन्सुलेशन तत्व प्रकाश, पूरी तरह से सीमेंट से मुक्त, औद्योगिक कचरे से प्राप्त खनिज फोम से बना है। यह खनिज फोम, जिसे अनगिनत बार पुन: उपयोग किया जा सकता है, एक कमरे के आकार के 3डी प्रिंटर की बदौलत परत दर परत संसाधित किया जाता है।

परियोजना का पहला प्रोटोटाइप एयरलेमेंट यह दो मीटर लंबा अखंड कोने वाला स्तंभ है, जो साधारण मोर्टार द्वारा एक साथ रखे गए चार 3डी मुद्रित खंडों से बना है और सीमेंट-मुक्त सफेद प्लास्टर से ढका हुआ है।

भविष्य के निर्माण के लिए अधिक टिकाऊ सीमेंट तैयार है
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टिकाऊ निर्माण के लिए 3डी प्रिंटिंग: अध्ययन
पहला एयरलेमेंट प्रोटोटाइप दो मीटर ऊंचा स्तंभ है जो चार 3डी-मुद्रित खंडों से बना है (फोटो: डिजिटल बिल्डिंग टेक्नोलॉजीज, ईटीएच ज्यूरिख)

सतत निर्माण और 3डी प्रिंटिंग: यह ईटीएच का शोध है

एल 'टिकाऊ इमारत अनगिनत झुकाव हैं: का विकास स्मार्ट सामग्री और नई निर्माण विधियाँ, अपसाइक्लिंग का उपयोग और संसाधनों का पुन: उपयोग इसके संस्थापक तत्व हैं नया दृष्टिकोण निर्माणों के लिए, सबसे पहले और सबसे महत्वपूर्ण, प्रकृति के साथ सामंजस्य स्थापित करने के लिए डिज़ाइन किए गए स्थानों को डिजाइन करने और रहने की आवश्यकता से तय होता है।

अधिक टिकाऊ इमारतें वे हैं जो प्रोत्साहित करने की अनुमति देती हैं अधिक तर्कसंगत उपयोग ऊर्जा दक्षता की बदौलत संसाधनों का, बल्कि उन संसाधनों का भी, जिन्हें वे संयोजित करने का प्रबंधन करते हैं पर्यावरण और सामाजिक स्थिरता और जो संसाधनों और ऊर्जा के मामले में बहुत महंगी प्रक्रियाओं का सहारा लिए बिना निर्माण करने में सक्षम होने का वादा करता है।

इस संदर्भ में, यह नई सामग्रियों का विकास और निर्माण तकनीक एक अग्रणी भूमिका निभाती है, जो वैज्ञानिकों की महत्वाकांक्षाओं और वैश्विक बाजार की जरूरतों को एकीकृत करने में सक्षम है, जो हालांकि बेहद विविध है, लेकिन अब जरूरतों से निपटने में मदद नहीं कर सकती है। पीड़ा में एक ग्रह.

इस विषय पर नवीनतम नवाचारों में से एक आता हैआर्क टेक लैब होन्ग्गरबर्ग परिसर में ETH में अनुसंधान और रोबोटिक्स का। यहाँ, शोधकर्ता पैट्रिक बेडर्फ़, जो समूह में काम करता है डिजिटल बिल्डिंग टेक्नोलॉजीज प्रोफेसर का बेंजामिन डिलनबर्गर, उत्पादन करने की एक विधि का अध्ययन किया है हल्के इन्सुलेट निर्माण तत्व 3डी प्रिंटिंग की बदौलत जटिल आकार को कम करने वाली सामग्री।

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टिकाऊ निर्माण के लिए नई 3डी मुद्रित "ईंटें"।
नई तकनीक की बदौलत, भवन के हिस्सों को आसानी से कारखाने में मुद्रित किया जा सकता है, निर्माण स्थल पर ले जाया जा सकता है और जहां आवश्यक हो वहां रखा जा सकता है (फोटो: डिजिटल बिल्डिंग टेक्नोलॉजीज, ईटीएच ज्यूरिख, ह्युक सुंग क्वोन)

एक कमरे के आकार का त्रि-आयामी प्रिंटर

La 3 डी प्रिंटर पैट्रिक बेडर्फ़ द्वारा उपयोग किया गया यह एक पूरे कमरे जितना बड़ा है: आर्क टेक लैब के मुख्य कमरे की छत से कई रोबोटिक भुजाएँ लटकी हुई हैं, जबकि जमीन पर, कार्य प्लेटफार्मों और लकड़ी के बक्सों पर, रेत की मूर्तियों के समान अजीब जीव जीवंत हो उठते हैं। .

"रोबोट कमरे में किसी भी बिंदु पर सटीक रूप से जा सकते हैं“, बेदार्फ़ बताते हैं। “हम मार्ग की योजना बनाते हैं और निर्दिष्ट करते हैं कि उन्हें कहां यात्रा करनी है और कितनी तेजी से, साथ ही प्रिंटर हेड से कितनी सामग्री प्रवाहित करनी है, किस समय और कहां जमा करनी है।".

इस सरल प्रणाली के साथ, ईटीएच शोधकर्ता ने एयरलेमेंट प्रोजेक्ट का पहला प्रोटोटाइप बनाया Colonna दो मीटर ऊंचा अखंड कोने का टुकड़ा, मोर्टार से जुड़े चार 3डी मुद्रित खंडों से बना है।

I चार खंड स्तंभ हल्के हैं, एक दूसरे के ऊपर रखे जाने के लिए इन्हें मैन्युअल रूप से उठाना आसान है: "भवन के हिस्सों को बस कारखाने में मुद्रित किया जा सकता है, निर्माण स्थल पर ले जाया जा सकता है और जहां आवश्यक हो वहां रखा जा सकता है“, बेदार्फ़ बताते हैं।

"घटक को अधिक मजबूत बनाने के लिए, खोखले कोर को उच्च घनत्व वाले खनिज फोम के साथ डाला जा सकता है, जो इसे लोड-असर संरचना के रूप में कार्य करने के लिए पर्याप्त मजबूत बनाता है।”। लेकिन बेडर्फ़ के प्रोजेक्ट में केवल तकनीक ही नवीन नहीं है।

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खनिज फोम की 3डी प्रिंटिंग के कारण टिकाऊ निर्माण
मुद्रण के दौरान तापमान और आर्द्रता को नियंत्रण में रखने के लिए पैट्रिक बेडर्फ़ द्वारा बनाया गया जलवायु कक्ष (फोटो: डिजिटल बिल्डिंग टेक्नोलॉजीज, ईटीएच ज्यूरिख)

एयरलेमेंट्स, ब्लास्ट फर्नेस की राख से बनी "ईंटें"।

एयरलेमेंट्स बनाने के लिए, पैट्रिक बेडर्फ़ ने एक का उपयोग किया टिकाऊ इन्सुलेशन सामग्री ETH स्पिन-ऑफ़ FenX द्वारा निर्मित: एक खनिज फोम विशेष रूप से पुनर्चक्रित औद्योगिक कचरे से बनाया गया फ्लाई ऐश औद्योगिक ब्लास्ट फर्नेस की दहन प्रक्रियाओं से प्राप्त किया जाता है।

"यह सामग्री पहले भौतिक चक्र से गुजर चुकी है और बस हो सकती है उपयोग के बाद पुनर्नवीनीकरण किया गया”, बेदार्फ़ को समझाते हुए कहते हैं कि वह अपनी उंगलियों के बीच नई सामग्री का एक टुकड़ा तोड़ता है: एक बार चूर्णित होने के बाद, फोम बनने के लिए तैयार है पुन: उपयोग.

"यदि भवन के हिस्से की अब आवश्यकता नहीं है", शोधकर्ता का कहना है, "इसे पूरी तरह से कुचला जा सकता है और पाउडर में बदला जा सकता है, जो नए फोम में बदलने के लिए तैयार है". और यह अंतिम उपचार के लिए उपयोग किए जाने वाले प्लास्टर की तरह पूरी तरह से सीमेंट से मुक्त है।

हर एक प्रोटोटाइप आता है एक घंटे से भी कम समय में छपा और उत्पादन वातावरण के अंदर एक सप्ताह के लिए सूखने के लिए छोड़ दिया जाता है, 20 और 28 डिग्री सेंटीग्रेड के बीच नियंत्रित तापमान पर और 20-70 प्रतिशत की आर्द्रता के साथ।

के सही समायोजन की जांच करने के लिए आर्द्रता और तापमान, पैट्रिक बेडर्फ़ ने एक विशेष जलवायु कक्ष बनाया, एक बड़ी पारदर्शी तम्बू के आकार की संरचना जिसके अंदर प्रिंटर रोबोट पूर्वनिर्धारित पथ पर चलता है।

शोधकर्ता के अनुसार, इस उत्पादन विधि के लिए विशेष प्रसंस्करण की आवश्यकता नहीं होती है उच्च ऊर्जा तीव्रता: "यह सीमेंट-मुक्त फोम के साथ पिछले काम पर एक अग्रिम है, जिसे सीमेंट के साथ सख्त करना पड़ता था या बाद में ओवन में उच्च तापमान पर ठीक किया जाता था।".

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3डी प्रिंटिंग की बदौलत नई इंसुलेटिंग और रिसाइकल करने योग्य सामग्री प्राप्त हुई
सुखाने के एक सप्ताह के बाद एयरलेमेंट्स: पूरी प्रक्रिया ऊर्जा-गहन प्रक्रियाओं का सहारा लिए बिना होती है (फोटो: डिजिटल बिल्डिंग टेक्नोलॉजीज, ईटीएच ज्यूरिख)

स्वचालन के कारण टिकाऊ और किफायती निर्माण

3डी प्रिंटिंग के माध्यम से नई विधि आपको इसकी अनुमति देती है कम सामग्री का प्रयोग करें: उदाहरण के लिए, इसमें कास्टिंग के लिए फॉर्मवर्क के उपयोग की आवश्यकता नहीं होती है, एक ऐसी संरचना जिसका केवल आंशिक रूप से पुन: उपयोग किया जा सकता है और जिसे आज आवश्यक संसाधनों की सूची से पूरी तरह से काटा जा सकता है।

3डी प्रिंटिंग और का संयोजन ROBOTICA कस्टम-निर्मित इमारतों के पूरे हिस्सों को बहुत ही किफायती ढंग से उत्पादित करने की अनुमति देता है: "स्वचालन के बिना", शोधकर्ता बताते हैं, "सामग्री पर बचत करने वाली पारंपरिक निर्माण विधियां बहुत समय लेने वाली और महंगी हैं, खासकर श्रम लागत के कारण".

पैट्रिक बेडरफ़ परियोजना का विकास जारी रखेंगे FenX के सहयोग से, जो एयरलेमेंट्स को एक संपूर्ण उत्पादन लाइन समर्पित करेगा: "हम भार-वहन क्षमता और इन्सुलेशन गुणों का गहन विश्लेषण करेंगे", बेदार्फ़ बताते हैं,"यह निर्धारित करने के लिए कि यह सामग्री एक बंद कमरे में दीवार तत्व के रूप में कैसे कार्य करती है".

"इन्फ्रारेड माप", शोधकर्ता ने निष्कर्ष निकाला, "वे हमें यह निर्धारित करने में मदद करेंगे कि थर्मल इन्सुलेशन को कहां और बेहतर बनाया जा सकता है और प्रिंट पथ को समायोजित करके किसी भी कमजोर बिंदु को कैसे खत्म किया जा सकता है".

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एयरलेमेंट परियोजना के निर्माण के लिए हल्के, सीमेंट-मुक्त 3डी मुद्रित इन्सुलेशन तत्व

3डी मुद्रित हल्का सीमेंट-मुक्त इन्सुलेशन
एयरलेमेंट प्रोटोटाइप, 3डी-मुद्रित खनिज फोम के चार खंडों से बना दो मीटर ऊंचा स्तंभ (फोटो: डिजिटल बिल्डिंग टेक्नोलॉजीज, ईटीएच ज्यूरिख)