Eindhoven University of Technology (TU / e) ha stampato il primo ponte in cemento stampato 3D al mondo, recentemente installato come parte di una nuova strada intorno al villaggio di Gemert nei Paesi Bassi.

Il ponte è destinato principalmente ai ciclisti. Poiché ci sono più biciclette di persone nei Paesi Bassi, si prevede che centinaia di ciclisti sorpasseranno ogni giorno il ponte stampato 3D.

Il nuovo ponte è il primo progetto di infrastruttura civile stampato 3D nel paese. Fa parte di un grande progetto di costruzione di strade - il progetto Noord-Om - che è stato guidato dalla società BAM Infra e commissionato dalla provincia del Brabante Settentrionale.

Misurando 8 metri di lunghezza e 3.5 metri di larghezza, il ponte è progettato per trasportare ciclisti per anni 30 o più.

L'integrità strutturale del ponte è stata testata sia in laboratorio che sul posto quando è stato posizionato un peso 5-ton. È più pesante di quanto il ponte possa mai trasportare.

Gli elementi del ponte sono stati stampati su TU / e, che esegue ricerche di alto livello sulla stampa in calcestruzzo.

TU / e ha iniziato a sviluppare a stampante 3D in cemento gigante come parte di un progetto di ricerca su larga scala in 2015.

TAM (Theo) Salet, professore di strutture in calcestruzzo presso TU / e, ha affermato che l'obiettivo dell'università è rendere il processo di stampa 3D "robusto e ripetibile", in modo che l'intero processo sia continuo dalla progettazione alla stampa. Il processo, ha spiegato, utilizza un sistema aperto in cui il robot legge il disegno, stampa e corregge tutto ciò che è necessario.

L'università mira anche a "definire metodi di prova per il calcestruzzo stampato per creare codici" e "realizzare applicazioni strutturali come il rinforzo", ha affermato.

Sulla base dei risultati della ricerca, alcuni dei partner industriali dell'università hanno avuto l'idea di stampare il ponte otto mesi fa.

I ricercatori di TU / e hanno quindi sviluppato un processo per incorporare i cavi di rinforzo in acciaio mentre si posa una striscia di cemento. Il cavo è l'equivalente della rete di rinforzo utilizzata nel calcestruzzo convenzionale, che gestisce lo stress da tensione.

Una volta che il processo è stato sviluppato, la stampa effettiva è stata fatta in due settimane, ha detto Salet.

"Abbiamo dovuto consegnare in tempo poiché fa parte di un vero progetto", ha detto.

“Fortunatamente e con il supporto di molti studenti e industrie siamo riusciti. È per questo motivo che abbiamo mantenuto il design semplice. Aspettati presto forme più eccitanti. "

Vantaggi della stampa 3D

Uno dei principali vantaggi del calcestruzzo per stampa 3D è che utilizza molto meno cemento della tecnica convenzionale, che utilizza uno stampo. La stampante deposita il calcestruzzo solo laddove è necessario, riducendo l'uso di cemento. La produzione di cemento ha un'impronta di carbonio molto alta, ma il nuovo metodo riduce le emissioni di CO2.

Un altro vantaggio è la versatilità: la stampante può realizzare qualsiasi forma desiderata, mentre le forme convenzionali in calcestruzzo realizzate con stampi tendono ad avere una forma ingombrante.

Anche la stampa in calcestruzzo è molto più veloce. Non è necessario costruire strutture di casseforme e la rete di rinforzo non deve essere installata separatamente.

Complessivamente, i ricercatori ritengono che la realizzazione sarà di circa tre volte più rapida rispetto alle tecniche convenzionali concrete.

Quali sono le prospettive per TU / e?

Il team ha anche "stampato un padiglione, alcuni elementi architettonici come una panchina e un muro, una volta per mezzo di elementi a conchiglia che abbiamo assemblato in seguito", ha detto Salet.

Salet e il suo team stanno ora lavorando a cinque case reali nei Paesi Bassi che "saranno realizzate" presto, ha detto.

"Tuttavia, finora l'attenzione era rivolta allo sviluppo della conoscenza", ha affermato Salet.

“Un risultato interessante è la possibilità di rinforzare il calcestruzzo stampato immediatamente durante il processo di stampa. Abbiamo usato il dispositivo per rinforzare il ponte nella direzione trasversale. Dal punto di vista longitudinale, è precompresso. "

Con la conoscenza acquisita dai ricercatori in questo progetto, ora sono in grado di progettare strutture in calcestruzzo ancora più grandi.

BAM prevede di avere la stampante per calcestruzzo 3D nei cantieri d'ora in poi, eliminando la necessità di dover trasportare i pezzi stampati 3D ai siti e assemblarli lì. L'approccio è di stampare elementi che vengono assemblati in seguito, altrimenti la dimensione massima della struttura sarebbe limitata dalla dimensione della stampante.

"La stampa su calcestruzzo 3D è ancora un viaggio con destinazione sconosciuta", ha affermato Salet.

“Spero che gli studenti di tutto il mondo viaggino insieme in questo viaggio e si ispirino a vicenda per esplorare l'ignoto e condividere i loro sogni per applicare nuove tecnologie per realizzare città intelligenti e sostenibili. Crea un'architettura accattivante, attua l'idea del design digitale e della costruzione digitale per ridurre i costi di fallimento, pensa a rendere le strutture in calcestruzzo parte dell'IoT (Internet of Things), limita le esigenze materiali e infine inizia a pensare al materiale formalmente noto come concreto. "