پرینتر سه بعدی و مهندسی معکوس با قالب‌های بتنی

 

مهندسی معکوس یکی از روش‌هایی است که به تازگی بسیار رشد کرده است. معنی آن در خود کلمه فکر کردن به چیزی… اما به صورت معکوس. حتی اگر هیچ ایده‌ای نداشته باشیم که یک پروژه چگونه اتفاق می‌افتد، ذهن ما بلافاصله تلاش می‌کند فرآیند آن را تشخیص دهد. زیرا فکر کردن در خلاف جریان معمول بسیار جذاب است. محققان ETH Zurich توانستند با انجام همین فرآیند مهندسی معکوس، جایزه ۲۰۱۶ تکنولوژی سوئیس را در موضوع پرینتر سه بعدی و مهندسی معکوس دریافت کنند.

مهندسی معکوس

مهندسی معکوس، اخیرا به صورت یک روند رو به رشد در نظر گرفته شده است، برخی این‌گونه می‌اندیشند که از این روش فقط در امور مهندسی استفاده می‌شود. در حالی که هکرها و سازندگان نیز می‌توانند از آن استفاده کنند. با استفاده از این تکنیک، می‌توان بخش‌هایی را به صورت جداگانه در نظر گرفت و تولید کرد، عملیاتی به این صورت که “چگونه مثلا قطعات خاصی ساخته شده و روی هم قرار گرفته شده‌ است.” یا حتی تغییراتی در آن اعمال کرد.

پرینتر سه بعدی و مهندسی معکوس با قالب‌های بتنی

برای این پروژه، محققان از بازوهای رباتیک پرینت سه بعدی شده برای ساخت قالب‌های شبکه‌ای برای ساخت ساختارهای بتنی استفاده می‌کنند. هدف آن‌ها از این کار این بود که نه تنها قالب‌ها بتوانند شکل خود را حفظ کنند بلکه قدرت بیشتری نیز فراهم کنند. تکنیک آن‌ها، قالب شبکه‌ای نامیده شد و این تیم از این طریق، فرصت‌های جدیدی برای برنامه‌های کاربردی در بتن ارائه دادند. محققان اظهار داشتند “قالب شبکه‌ای، ترکیبی از قالب‌بندی و تقویت یک سیستم ساختمانی ساختاری رباتیک است.”

برخی از مزایای قالب بتنی حاصل از پرینت سه بعدی

مقرون‌به‌صرفه بودن و ایجاد  اشکال با هندسه پیچیده‌تر

با استفاده  از فرآیند پرینت سه بعدی، می‌توانیم به مزایای متعددی دست پیدا کنیم، از جمله اینکه این روش نسبت به سایر روش‌ها مقرون به صرفه‌تراست و اینکه این تکنولوژی امکان ساخت وسایلی با هندسه‌ی پیچیده‌تر  را نیز فراهم می‌کند. محقق تیم اشاره کرد: “پروژه تحقیقاتی قالب‌های شبکه‌ای، جنبه‌های ساختاری رباتیکی را ارائه می‌دهد که تحمل وزن زیادی دارد .”

خشک شدن سریع بتن مرطوب و تحمل بار

استفاده از رشته‌های بافته شده‌ی قالب‌های بتنی، این امکان را فراهم می‌کند تا بتن مرطوب سریع خشک شود و مجموعه‌ی جدیدی را از قابلیت‌هایی که با ساختاری از چاپگر سه بعدی هستند ارائه می‎‌کند. دیوارها و ستون‌هایی را ایجاد می‌کنند که از نظر تحمل بار، توانایی قابل توجهی دارند.

کاهش نیاز به طراحی و ساخت چارچوب و هزینه‌ی کمتری عملیاتی ساختن این ساختارها

به علاوه؛ با استفاده از این قالب‌های جدید نوآورانه بتنی حاصل از چاپ سه بعدی و مهندسی معکوس، محققان نیاز کمتری برای طراحی و ساخت چارچوب‌ها دارند. و هزینه‌ی کمتری نیز برای اجرا و عملیاتی ساختن این ساختارها، نیاز است.

“با توجه به استفاده از روبات‌های صنعتی استاندارد و اینکه ظرفیت‌های بارگیری محدودی دارند، اما استفاده از پرینتر سه بعدی با ظرفیت بالا، هماهنگی دقیق فضایی، استفاده‌ی بهینه از دستگاه نیاز به فرآیندهای ساخت و ساز با حداقل انتقال جرم و درجه بالایی از تعریف هندسی را فراهم می‌سازد. ”

استفاده‌ی این تیم از پلاستیک تا پرینت سه بعدی فلز

این تیم محقق، ابتدا این پروژه را با استفاده از پلاستیک ساخته شده توسط مرکز ملی تحقیقاتی در تحقیقات (NCCR) آغاز کردند، اما با پیشرفت و تست تکنیک‌های مختلف، موفق به دست‌یابی به پرینتر سه بعدی فلز شدند و قصد دارند آن را در سال آینده در ساختمان NEST در Dübendorf که در حال ساخت یک دیوار بتونی هستند، آزمایش کنند.

در فیلم زیر، فرآیند پرینتر سه بعدی و مهندسی معکوس با قالب‌های بتنی ارائه شده است: