Сгибаемый бетон? Инженеры UNM разрабатывают материал для 3D-печати в строительстве
3D Печать | Новости![](https://www.3dnatives.com/en/wp-content/uploads/sites/2/2025/01/bendable-concrete.jpg)
Бетон, любимый материал для 3D-печати в строительстве , получает обновление благодаря исследованиям из Университета Нью-Мексико (UNM). Там исследователи запатентовали конструкцию гибкого бетонного материала, специально разработанную для 3D-печати. Это был не единственный исследовательский проект, проводимый в 2024 году по оптимизации 3D-печати бетона. Например, в октябре Университет Вирджинии попал в заголовки новостей, разработав 3D-печатный бетон, который сократил выбросы углерода на 31 процент.
Бетон прочен и хорошо выдерживает сжатие. Но когда дело доходит до растяжения, материал не выдерживает. Он хрупкий, поэтому легко трескается и ломается. Даже при армировании сталью он регулярно требует постоянного ремонта, независимо от того, используется ли он для зданий, мостов или тротуаров. Бетон с лучшими свойствами растяжения, как тот, который разработан в UNM, может означать строительство более прочных инфраструктур, которые служат дольше и требуют меньших затрат на обслуживание. Это может быть особенно важно в районах, подверженных стихийным бедствиям, таким как землетрясения, которые оказывают боковое напряжение на здания.
![](https://www.3dnatives.com/en/wp-content/uploads/sites/2/2025/01/bendable-concrete-1.jpg)
Согласно пресс-релизу UNM об исследовании, ученые по всему миру пытались разработать материалы и процессы, которые могли бы решить эти проблемы. Некоторые структуры были построены частично с помощью 3D-принтеров, но до сих пор большинство процессов требуют размещения материалов, таких как балки или арматура, что снижает автоматизацию, которую должна предлагать 3D-печать. Чтобы напечатать что-либо без такой поддержки, материал для печати должен быть достаточно прочным, чтобы поддерживать себя, и в то же время подходить для экструзии.
Марьям Ходжати, доцент кафедры гражданского строительства и инженерии окружающей среды Джеральда Мэя, стремилась найти решение. Ее аспирант-исследователь Мухаммад Саид Зафар объяснил их миссию: «Если мы сможем успешно спроектировать сверхвысокопластичный материал без использования обычных стальных стержней, [это] решит проблему несовместимости армирования с процессом 3D-печати».
Как создавалась бетонная смесь?
Ключевым моментом здесь было волокно. Зафар создал бетонные смеси с различным количеством волокна, и чтобы проверить их жизнеспособность, он затем точно смешивал, измерял и печатал их. Процесс был сложным: слишком мало волокна приводило к тому, что отпечатки разрушались, а слишком много волокна приводило к тому, что смесь не проходила через принтер легко.
Зафар напечатал множество бетонных конструкций, включая небольшие конструкции, призмы и формы собачьих костей. После печати эти конструкции были испытаны на изгиб и прочность на прямое растяжение. Затем этот процесс был повторен, и команда сделала различные смеси с такими материалами, как поливиниловый спирт, летучая зола, кремнеземная пыль и сверхвысокомолекулярные полиэтиленовые волокна.
Полученное вещество, которое они назвали «самоукрепляющимся сверхпластичным цементным материалом», было запатентовано в августе 2024 года компанией UNM Rainforest Innovations от имени Ходжати, Зафара и Амира Бахши, которые работали научными сотрудниками на ранних этапах разработки проекта. В патенте они перечисляют четыре различных смеси с более высокой на 11,9 процента деформационной способностью.
«Благодаря включению большого количества коротких полимерных волокон в этот материал, он может удерживать весь бетон вместе при воздействии любой изгибающей или растягивающей нагрузки», — сказал Ходжати. «Если мы используем этот материал в большем масштабе, мы можем минимизировать потребность во внешнем армировании напечатанной бетонной конструкции».
Транспортный консорциум южно-центральных штатов (Tran-SET) и университетский транспортный центр шестого региона предоставили гранты на финансирование разработки гибкого, пригодного для печати бетоноподобного вещества. UNM сообщил, что финансирование привело к трем исследовательским проектам: «разработка пригодного для 3D-печати инженерного цементного материала, оценка свойств материала как в свежем, так и в затвердевшем состоянии и разработка пригодного для 3D-печати экобетона». После завершения первых двух проектов исследователи успешно разработали материал и подали на патент.
Что может означать сгибаемый бетон для строительной 3D-печати?
Этот самоукрепляющийся сверхпластичный цементный материал был бы оптимальным для 3D-печатных зданий и другой инфраструктуры, предлагая большую устойчивость к стихийным бедствиям, менее частое обслуживание и большую автоматизацию строительства. Однако Ходжати также устремила свои взоры на космос . Прямо сейчас она участвует в нескольких проектах, которые решают проблемы космического строительства , где строительная 3D-печать могла бы сыграть свою роль.
«Это было очень успешное исследование», — сказал Ходжати . «Этот материал обладает свойствами 3D-печати и очень высокой структурной жизнеспособностью, которая может использоваться в строительной отрасли».
3D Print News