Sistem de printare 3D care permite unui robot să creeze structuri metalice complexe

Printare 3D structuri metalice complexe

Designerul olandez Joris Laarman a realizat un sistem de printare 3D care permite unui robot să creeze structuri metalice complexe în spațiu. MX3D-Metal, așa cum este denumit sistemul, combină un braț robotizat, folosit în industria de mașini, cu un aparat de sudură, pentru a topi și apoi a depozita metalul, pentru a crea linii care pot fi printate orizontal, vertical sau curbiliniu, fără ajutorul unui suport.

Această metodă de printare face posibilă crearea unor obiecte 3D pe orice suprafață, indiferent de înclinare sau de rugozitate. Tehnica poate fi folosită pentru a realiza obiecte metalice, incluzând inox, aluminiu, bronz sau cupru.

Prin adăugarea treptată a unei mici cantități de metal topit, putem realiza linii în spațiu„, explică Laarman.

Liniile metalice pot fi printate astfel încât să se intersecteze unele cu altele, creând structuri ce se pot susține singure, iar brațul robotic poate realiza mai multe linii odată, prin rotație.

Tehnologiile folosite până în prezent se bazau pe topiri selective pe bază de laser (SLM – selective laser melting) sau printări pe bază de fascicule de electroni. SLM folosește o rază laser de mare putere pentru a crea obiecte tridimensionale, prin fuzionarea unor particule metalice fine, în timp ce al doilea procedeu este asemănător, dar are la bază fascicule de electroni, într-un mediu vidat. Aceste tehnici sunt însă foarte costisitoare și se pot produce doar obiecte foarte mici.

Construcțiile, un domeniu posibil de utilizare al dispozitivului de printare 3D

Programul software care controlează brațul robotului și capul de sudură a fost realizat în colaborare cu renumita compania americană Autodesk, care produce și Autocad. „Combinația robot/sudură se bazează pe mai multe tipuri de software care lucrează împreună” spune Laarman, adăugând faptul că ulterior va fi dezvoltată o interfață care va permite utilizatorului să printeze dintr-un singur program.

Tehnica creată de Laarman nu se restrânge doar la printarea în straturi succesive, deoarece capul de printare al MX3D-Metal se poate răsuci sub orice unghi și poate să realizeze linii care se intersectează, pentru a crea o structură ce se poate susține singură.

Laarman crede că această tehnică poate fi folosită pentru construcții printate 3D și armături pentru beton. „Deoarece tehnologia nu e afectată de gravitație, poate fi folosită chiar în spațiu„, adaugă el.

Sursa: dezeen.com

Cum vor arăta viitorii zidari? Roboți care lucrează ca niște termite

Robotii termite ce lucreaza ca niste zidari

Un grup de cercetători de la Universitatea Harvard a realizat o echipă de roboți care pot construi diverse structuri, asemănător comportamentului termitelor.

Creați pe baza modului în care insectele construiesc mușuroaie uriașe și complexe, micii zidari urmăresc un set de reguli programate, nu lucrează după un plan și nu comunică unii cu alții.

Fiecare robot are roți triunghiulare, ce prezintă mici cârlige, iar în față au un braț cu care ridică și mișcă materialele. Ei au senzori de proximitate, pentru a ști când se află în apropierea altor roboți sau cărămizi, în mediul mereu în schimbare dintr-un șantier.

Există un interes crescut în domeniul roboților inspirați după natură (așa numiți bio-roboți), și cred că posibilitatea să ne inspirăm din coloniile de termite, care oferă un foarte bun exemplu de forță de muncă uriașă, compusă din elemente individuale simple și dispensabile, dar care împreună formează un sistem viguros, este foarte interesantă„, spune unul din co-autorii studiului, Kirstin Peterson.

Termitele construiesc structuri complexe, fără a avea o idee asupra rezultatului final, prin ridicarea unor particule de pământ și transportarea lor la locația respectivă, în funcție de un set de reguli. Dacă acea locație este umplută, ele merg mai departe.

În mod asemănător, roboții zidari nu au un program care să le spună ce anume construiesc, ci doar un set de reguli de trafic, care le spune în ce direcție să se miște. Dacă un robot se strică, ceilalți continuă construcția în jurul lui. De asemenea, nu se pot bloca în structura ce se construiește.

Cercetătorii de la Harvard și-au făcut publice rezultatele studiilor lor punând roboții să construiască un mic castel. Cu toate că procesul este lent, ei spun că roboții care se ghidează singuri sunt ideali pentru construcțiile în locuri periculoase și ostile, cum ar fi zone afectate de cutremure, teatre de război, mediul subacvatic sau chiar planete nelocuite.

Sursa: http://news.harvard.edu

Avantaje si dezavantaje ale constructiilor din lemn. Avantajele si dezavantajele folosirii lemnului in constructii

Casa lemn

Avantajele pe care le prezintă constructiile din lemn

1. Densitate aparenta redusă față de rezistența relativ mare

Comparativ cu densitatea celorlalte materiale principale de constructie (zidărie, beton armat, otel, etc.) se poate constata că lemnul este de 3,5 până la 16 ori mai ușor, iar raportul dintre rezistență și densitate are valoarea comparabilă pentru lemn și otel, atât la compresiune cat și la întindere.

2. Greutatea redusă a lemnului

Acest aspect face ca toate construcțiile realizate din acest material să prezinte o comportare favorabilă la acțiunea seismică, să poată fi amplasate cu mai multă ușurință pe terenuri dificile de fundare și să necesite consumuri mai reduse de materiale în structurile de fundații.

3. Lemnul se poate prelucra și fasona relativ ușor

Prelucrarea și fasonarea ușoară a lemnului, atât în fabrică, cât și pe șantier, datorită rezistențelor reduse la prelucrare, cu posibilitatea executării construcțiilor în orice anotimp, fără ca să necesite măsuri speciale de execuție. Viteza de execuție este mare, prin eliminarea lucrărilor umede specifice construcțiilor din beton armat sau zidărie, iar darea în exploatare a construcțiilor de lemn este posibilă imediat după terminarea lucrărilor.

4. Sisteme multiple de asamblare

Coltar lemn din otel zincat cu ranforsareSe pot folosi mai multe sisteme de asamblare, cu posibilitatea demontării și a refacerii parțiale sau totale a elementelor și constructiilor (de la colțare prinse cu holșuruburi la prinderi cu șuruburi cap torbant și piulițe).

5. Posibilitatea realizării unor forme și gabarite deosebite

Constructii lemn hale agro-industrialeCu ajutorul lemnului se pot realiza forme și dimensiuni ale structurilor care sunt dificil sau chiar imposibil de realizat cu alte materiale de constructie. Există constructii din lemn sub formă de arce sau cupole cu deschideri ce ating 100m.

6. Lemnul are proprietati termice favorabile pentru constructii.

Cum se pierde caldura la o casa din lemnÎn domeniul constructiilor, se consideră că sunt izolatoare sub raport termic materialele a căror conductivitate termică λ are valori între 0,02 și 0,16 W/(m²·°K). În ceea ce privește lemnul, conductivitatea sa termică se încadrează între limitele respective doar la valori joase ale temperaturii și umidității.

În general, speciilor forestiere cu lemn moale, poros (cum sunt rășinoasele – brad, molid), le corespund conductivități termice mai reduse, respectiv rezistențe la transfer termic (rezistențe termice, R=δ/λ) mai mari, comparativ cu cele având lemn tare, cu porozitate mică, influența fiind cu atât mai accentuată cu cât volumul porilor este mai important.

Umiditatea prezentă în pori reduce însă considerabil proprietățile izolante ale lemnului. Și din această cauză, în construcții, trebuie folosit material lemnos uscat.

În comparație cu otelul, betonul și chiar caramida, lemnul are un coeficient de conductibilitate termica ( λ ) mult mai redus, ceea ce justifică utilizarea lui ca material pentru izolatie termica cu buna eficacitate. Lemnul opune o rezistenta termica, la trecerea unui flux de căldură prin el, de 300 – 400 ori mai mare decât otelul și de 7 –10 ori mai mare decât betonul.
Un alt avantaj este coeficientul de dilatare termica liniara în lungul fibrelor ( α ) redus, care face să nu fie necesare rosturi de dilatatie termica la constructiile din lemn. Pentru lemnul de rasinoase, de exemplu, coeficientul α este de 4·10-6…5·10-6, adică aproximativ de 2-3 ori mai mic decât coeficientul de dilatare termica a otelului și al betonului armat.

7. Durabilitatea mare a constructiilor din lemn

Construcțiile din lemn aflate într-un regim optim de exploatare au o durabilitate mare din punctul de vedere al rezistenței față de condițiile mediului înconjurător. Cheltuielile de întreținere sunt cele de tip curent, cu excepția finisajului exterior, care necesită o întreținere periodică (vopsea, grund sau baiț la 7…8 ani).
Intervențiile asupra elementelor de lemn, pentru consolidare sau refacere, se fac ușor și la fata locului.

8. Comportarea relativ bună din punct de vedere a rezistenței la foc.

Lemnul, deși este un material combustibil, se comporta bine din punct de vedere a rezistentei structurale la foc, deoarece elementele masive se consuma relativ lent, cu o viteza de 0,5 … 0,7mm / minut (arde cu viteză mică în contact cu oxigenul din aer), ceea ce presupune o scădere a secțiunii transversale de 1 cm pe fiecare față într-un sfert de oră, timp în care temperatura incendiului poate să ajungă la 700 – 800°C. Pe de altă parte, rezistenta și rigiditatea lemnului în interiorul secțiunii carbonizate rămân practic neschimbate.

9. Posibilitatea refolosirii lemnului

După o perioadă de utilizare, lemnul poate fi refolosit la realizarea altor elemente de construcții. De asemenea, utilizarea lui pentru producția de energie face ca deșeurile să fie reduse.

10. Caracteristici arhitecturale deosebite și senzația de căldură

Finisaje interioare cu lemnLemnul aparent din cadrul unei construcții conferă un aspect arhitectural foarte plăcut, făcând să fie folosit nu doar ca material structural, dar și ca material de finisaj sau aparent, cu efecte estetice deosebite.

11. Posibilitatea asocierii lemnului cu oțelul sau cu betonul și formarea unor structuri mixte eficiente.

 

Dezavantaje ale folosirii lemnului in constructii

Lemnul, ca și produs natural, de natura organică, având structura neomogena și anizotropă pe lângă calități are și o serie de inconveniente și dezavantaje cum ar fi:

1. Variabilitatea foarte mare

Lemnul prezintă o variație foarte mare a caracteristicilor fizico-mecanice atât între specii, cat și în cadrul aceleiași specii, datorită unor surse de variabilitate foarte diverse.

2. Variatia caracteristicilor mecanice si fizice

Sectiuni lemn - longitudinala, transversala, radialaProprietatea lemnului de a fi anizotrop conduce la variația caracteristicilor mecanice și fizice pe diferite direcții față de direcția fibrelor. Datorita neomogenitatii structurii lemnului, rezistentele sunt diferite în lungul trunchiului lemnului și pe secțiune transversala, variația acestora fiind cuprinsa intre 10 … 40 %.

3. Influenta mare a umiditatii

Umiditatea are o influență ridicată asupra caracteristicilor fizico-mecanice, a dimensiunilor și durabilității lemnului. Spre exemplu, variația umidității de la 5 până la 15% duce, la unele specii de lemn, la scăderea cu aproape de 2 ori a rezistenței la compresiune.
Creșterea umidității favorizează, de asemenea, degradarea biologică a lemnului, în special datorită acțiunii ciupercilor și creează probleme de sănătate pentru ocupanții construcțiilor.

4. Sortimentul limitat de material lemnos

Lemnul este limitat în privința sortimentelor, atât în ceea ce privește dimensiunile secțiunii transversale cat și în privința lungimilor. Folosirea unor elemente sub forma de grinzi sau stâlpi, cu dimensiuni transversale mari (de obicei peste 20 cm) sau cu lungime mare ( peste 5-6 m) duce, de multe ori, la prețuri ridicate. Aceasta deficientă se poate elimina prin folosirea unor elemente compuse sau a unor elemente realizate din lemn lamelar incleiat (GLULAM).

5. Defectele lemnului

Defecte ale lemnuluiAtât defectele naturale (defecte de forma și structura, crăpături etc.), cât și defectele cauzate de ciuperci, insecte sau de unele substanțe chimice, precum și efectele fenomenelor de contracție și de umflare, reprezintă inconveniente importante ale materialului lemnos de construcție.

6. Degradari produse de ciuperci și insecte

Lemnul trebuie protejat împotriva insectelor, putregaiului, ciupercilorDaunatori lemn cu diverse substanțe chimice specifice (fungicide, insecticide, acaricide s.a). În lipsa unui tratament adecvat, în timp, lemnul va fi distrus de diverși dăunători.

Concluzii: Alegerea lemnului ca material de construcție prezintă multiple avantaje, însă trebuie să se cunoască foarte bine și dezavantajele folosirii lui, pentru a putea reduce la minimum efectele produse de umiditatea în exces, de radiații ultraviolete sau de diverși dăunatori.