Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

D-Shape - это большой трехмерный принтер, в котором используется струйная обработка связующего , процесс послойной печати, для связывания песка с неорганической морской водой [1] и связующего на основе магния [2] для создания камнеобразных объектов. Изобретенная Энрико Дини, основателем компании Monolite UK Ltd, первая модель принтера D-Shape использовала в качестве связующего эпоксидную смолу, которая обычно используется в качестве клея при строительстве лыж, автомобилей и самолетов. Дини запатентовал эту модель в 2006 году. [3] После возникновения проблем 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 [ править ]

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

Процесс [ править ]

Перед началом фактического процесса печати трехмерная модель объекта, который будет напечатана, должна быть создана в САПР , программном обеспечении, 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 печатающей головкой в ​​области, ограниченной рамой. 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, содержащего хлорид магния , с разрешением 25 DPI (1,0 мм). [7]Связующее и песок химически реагируют с образованием песчаника. Для полного застывания материала требуется около 24 часов. Материал по составу напоминает цемент Сорель .

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 заполняется, распределяется по области каркаса для создания следующего слоя. [8]Во время печати излишки песка служат опорой для затвердевающего песка, и их также можно повторно использовать 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 вынуть 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 микрокристаллической структурой. 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], которые потребуются для возведения такой же конструкции с использованием традиционных средств с использованием портландцемента , материала, который в настоящее время используется при строительстве зданий. [11]

Награды и достижения [ править ]

Конкурс строительства набережной Нью-Йорка [ править ]

Осенью 2012 года компания D-Shape приняла участие в конкурсе строительства набережной Нью-Йорка, организованном Корпорацией экономического развития города Нью-Йорка (NYCEDC), в рамках которого конкуренты должны были создать инновационное решение, которое помогло бы укрепить разрушающиеся причалы и структуры береговой линии 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 [ править ]

D-Shape успешно создала самую высокую печатную скульптуру, Radiolaria, в 2009 году. [14] Radiolaria, скульптура, созданная итальянским архитектором Андреа Морганте и вдохновленная радиоляриями , одноклеточными организмами со сложными минеральными скелетами, демонстрирует способность D-Shape печатать большие произвольные формы конструкции. 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-Shape [ править ]

В настоящее время Джейк Уэйк-Уокер и Марк Уэбб работают над документальным фильмом «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 , представляющее собой небольшую каменную хижину [17], принтер все еще нуждается в модификации, чтобы воплотить мечты Дини о печати больших и сложных зданий в реальность.

Лунные базы [ править ]

Из-за возможностей D-Shape Европейское космическое агентство (ЕКА) заинтересовалось использованием принтера для создания лунных баз. [18] ЕКА заинтересовано в использовании D-образной формы для создания лунных баз из лунного реголита , также известного 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 поверхность Луны для создания баз. Компания D-Shape успешно печатала компоненты для лунных баз с помощью имитации лунной пыли, а также подвергалась испытаниям, цель которых - увидеть, как принтер будет работать в окружающей среде на Луне. [19]

Ссылки [ править ]

  1. ^ "Discovery Channel охватывает 3D-печать DShape" . Youtube, DShape3DPrinting . Проверено 21 октября 2013 года .
  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. DOI : 10.1016 / j.actaastro.2013.07.034 .
  3. ^ Дини, Энрико. «Способ и устройство для автоматического строительства конгломератных конструкций CA 2602071 A1» . Патенты США . Проверено 11 ноября 2013 года .
  4. ^ Дини, Энрико. «Способ автоматического изготовления конгломератной конструкции и устройство для этого US 8337736 B2» . Патенты США . Проверено 11 ноября 2013 года .
  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. DOI : 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. DOI : 10.1016 / j.actaastro.2013.07.034 .
  7. ↑ Эдвардс, Лин (19 апреля 2010 г.). «3D-принтер может строить лунные базы» . Phys.org . Проверено 21 октября 2013 года .
  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. DOI : 10.1016 / j.actaastro.2013.07.034 .
  9. ^ Дини, Энрико. «Способ автоматического изготовления конгломератной конструкции и устройство для этого US 8337736 B2» . Патенты США . Проверено 11 ноября 2013 года .
  10. ↑ Парсонс, Сара (17 марта 2010 г.). «Трехмерный принтер создает целые здания из твердых пород» . Habitat . Проверено 22 октября 2013 года .
  11. ^ Belezina Ян (24 февраля 2012). «3D-принтер D-Shape может печатать дома в натуральную величину» . Гизмаг . Проверено 21 октября 2013 года .
  12. ^ «D-Shape обещает модернизировать береговую линию Нью-Йорка с помощью технологии 3D-печати» . The Huffington Post . 3 июня 2013 . Проверено 21 октября 2013 года .
  13. ^ "D-Shape выигрывает главный приз в конкурсе строительства набережной Нью-Йорка" . 3ders.org . 12 апреля 2013 г. Архивировано из оригинала 13 октября 2013 года . Проверено 20 октября 2013 года .
  14. ^ Причуда, Ванесса. «Как 3D-печать изменит наш мир» . Arch Daily . Проверено 20 октября 2013 года .
  15. ↑ Эдвардс, Лин (19 апреля 2010 г.). «3D-принтер может строить лунные базы» . Phys.org . Проверено 21 октября 2013 года .
  16. ^ Blagdon, Джефф (21 февраля 2012). «Британская компания использует 3D-печать для изготовления каменных зданий из песка» . Грань . Проверено 21 октября 2013 года .
  17. ^ Причуда, Ванесса. «Как 3D-печать изменит наш мир» . Arch Daily . Проверено 20 октября 2013 года .
  18. ↑ Эдвардс, Лин (19 апреля 2010 г.). «3D-принтер может строить лунные базы» . Phys.org . Проверено 21 октября 2013 года .
  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. DOI : 10.1016 / j.actaastro.2013.07.034 .

Внешние ссылки [ править ]

  • Канал Discovery, покрывающий D-образную форму https://www.youtube.com/watch?v=RYaRUVTwIVc [1]