A robotok és az additív gyártás legújabb megoldásával a hagyományos eljárásokhoz képest csaknem kétharmadával tartósabb beton is készülhet. A módszert egy ősi hal pikkelyei ihlették.
A Princeton Egyetem mérnökei egy új, forradalmi megoldással álltak elő, hogy jelentősen feljavítsák a beton repedésállóságát. A kutatók olyan tervezési megközelítést alkalmaztak, ami ötvözi a robotok és az additív gyártási technológiák precizitását, lehetővé téve a beton alkotórészeinek pontos elhelyezését. Az eredményekről szóló tanulmány szerint a módszer akár 63 százalékkal javíthatja a beton repedésállóságát a hagyományos öntött betonhoz képest. A kutatást vezető Reza Moini, a Princeton Egyetem civil- és környezetmérnöki adjunktusa elmondta, hogy munkájukat a természet, egész pontosan pedig az ősi halfajok közé tartozó bojtosúszójúhal pikkelyeinek kettős csavarmenetes szerkezete inspirálta. A sokáig kihaltnak hitt állat tulajdonságaiból azt tanulták meg, hogy egy hasonló elven alapuló betonszerkezetet tartósabb lehet annál, amit eddig ismertünk.
A kutatók egy olyan 3D-s tervvel álltak elő, amiben a beton különálló szálakba rendeződik, és ezek egymáshoz való gyenge kapcsolódásával nagyobb ellenállást lehet elérni a repedésekkel szemben.
A szálakat különböző mintázatok szerint rendezték, hogy nagyobb, funkcionális formákat, például gerendákat hozzanak létre. A tervek szerint minden réteg egy kissé eltérő irányba fordul, így kialakítva a kettős csavarvonalas elrendezést, ami kulcsfontosságú a repedések terjedésének megakadályozásában.
A tanulmány részletesen foglalkozik azzal, hogy hogyan működik a „keményítő mechanizmus”. A módszer többféle hatást kombinál. Ezek vagy megakadályozzák a repedések terjedését, vagy összekapcsolják a törött felületeket, esetleg el is térítik a repedéseket a kialakult egyenes útról. Az új megközelítés különösen hasznos lehet az építőiparban, hiszen a repedésállóság növelése jelentősen fokozhatja a szerkezetek tartósságát.
Shashank Gupta, a tanulmány társszerzője kiemelte, hogy az ilyen nagy geometriai pontosságot igénylő betonszerkezetek létrehozása a méretarányos építőelemekben csak robotok segítségével valósítható meg. A robotika és az automatizáció pontos vezérlése elengedhetetlen az olyan célzott belső elrendezések kialakításához, amelyek növelik a beton szerkezeti szilárdságát.
Moini laborjában olyan nagy ipari robotokat használnak, amelyekbe fejlett anyagfeldolgozó rendszereket integráltak. Ezek a robotok képesek teljes méretű, funkcionális szerkezeti elemek előállítására, és ezek nemcsak erősek, de esztétikailag is kifinomultak. Az új technológia kulcsa a beton megkeményedési sebességének pontos vezérlése, hogy a felső rétegek ne deformálják az alatta lévő szerkezetet.
A kutatók egyedi megoldást dolgoztak ki a friss beton deformálódási hajlamának kezelésére. Amikor egy robot betonrétegeket helyez el, a felső rétegek súlya deformálhatja az alsókat, rontva ezzel a végeredmény geometriai pontosságát. E probléma elkerülése érdekében a kutatók fejlesztettek egy kétkomponensű extrudáló rendszert, amit a robot fúvókáiba építettek be. Ez lehetővé tette, hogy a beton gyorsabban megszilárduljon, miközben megőrzi a szerkezeti precizitást.
Az extrudáló rendszer két beömlőnyílással rendelkezik: az egyiken a beton, a másikon egy gyorsító vegyi anyag közlekedik. Ezeket rögtön az extrudálás előtt keverik össze, így a gyorsító segíti a beton gyorsabb kötését, így jobban kontrollálható a szerkezet kialakítása és minimalizálható az alsó rétegek deformációja.
Az eredmények biztatóak az építőipar jövője szempontjából, hiszen a robotika és az additív gyártás lehetővé teszi a nagyobb ellenálló képességű, precízebb és esztétikusabb szerkezetek létrehozását, amelyek hosszabb élettartamot és megbízhatóbb teljesítményt kínálnak a hagyományos módszerekkel szemben.
Főoldali kép: SameerA. Khan/Fotobuddy
Normalizálódott a magyarországi villamosenergia-rendszer erőművi teljesítménye, ezért a MAVIR Magyar Villamosenergia-ipari Átviteli Rendszerirányító Zrt. visszavonta a krízishelyzet besorolást.