Vědci z Technické univerzity v Liberci a Českého vysokého učení technického v Praze dnes v pražském Kloknerově ústavu ČVUT představili funkční zařízení pro 3D tisk z cementových směsí. Liberecká univerzita dodala do projektu tiskovou hlavu a testovací tiskové zařízení. Vyvíjí také robotické rameno, které ponese další generace tiskových hlav. Specialisté z laboratoře betonu Kloknerova ústavu pracují na vývoji cementových kompozitů ideálních pro tisk a poskytují cennou zpětnou vazbu pro úpravy 3D tiskárny - testbedu a tiskové hlavy.
Technická univerzita v Liberci (TUL) je garantem projektu 3D STAR, který si klade za cíl vyvinout robotické rameno, které bude možné jednoduše dopravit na stavbu a vytisknout s ním i několikapatrové budovy přímo na místě. „Navrhujeme mobilní robotické zařízení Printing Mantis, které se přemisťuje po staveništi a postupně zvládne tisknout jak svislé, tak vodorovné konstrukce,“ říká Jiří Suchomel z Fakulty umění a architektury TUL, duchovní otec projektu 3D STAR, na který univerzita získala dotaci z OP VVV.
Testovací zařízení s mobilní tiskovou hlavou už na TUL vyvinuli a další část jejího týmu vypracovala model robotického ramene, které dokáže opsat libovolnou křivku a má do budoucna tiskovou hlavu nést. Mezifakultní tým TUL spojil v projektu své síly s pražským ČVUT, konkrétně Kloknerovým ústavem, jehož pracovníci jsou specialisté z oblasti materiálového inženýrství a v tomto projektu cílí na beton a cementové směsi. Celý testbed byl do KÚ převezen, složen a zprovozněn.
„Naším úkolem bylo vyvinout a dále optimalizovat cementové směsi pro toto konkrétní tiskové zařízení tak, abychom z procesu tisku do budoucna vyloučili další zásahy člověka. Složky je potřeba správně vybrat, namíchat, udržet během tisku optimální konzistenci cementového kompozitu a nastavit také vhodnou rychlost tisku v závislosti na aktuálních požadavcích pro konkrétní tištěnou konstrukci,“ říká David Čítek, vedoucí laboratoře betonu Oddělení experimentálních a měřicích metod Kloknerova ústavu ČVUT v Praze.
„Máme již zkušenosti s 3D tiskem a máme velmi slušnou materiálovou a technickou základnu. Z příkladů ze světa víme, že vhodný požadovaný cementový kompozit existuje, teď byl náš úkol tento materiál vyvinout a aplikovat,“ dodává inženýr Čítek. Vývoj směsi trval asi dva roky. Doladění optimální směsi odhaduje ještě na několik měsíců.
.jpg)
.jpg)
.jpg)
.jpg)
První experimenty už mají úspěšně za sebou, testbed nyní tiskne z cementového kompozitu o zrnitosti do 1 mm s přídavkem plastifikátoru a dalších modifikačních přísad. „V tiskové hlavě je při některých aplikacích nutné přidávat do směsi urychlovače tuhnutí, zajišťující okamžitou stabilitu při tisku složitějších prvků,“ popisuje dále David Čítek z Kloknerova ústavu ČVUT. Kromě samotného kompozitu podrobují odborníci z Kloknerova ústavu vytisknuté vzorky testování z hlediska maximálních zatížení, materiálových parametrů ale i trvanlivosti. Celý míchací a tiskový systém dokáže kontinuálně vytisknout betonový objekt o půdorysné velikosti 3 x 1,5 metru a výšky do asi 1 m.
„S kolegy z Kloknerova ústavu zkoušíme navrhovat i betony s příměsí kovových nebo polypropylenových vláken jako rozptýlenou výztuž pro zlepšení mechanických vlastností směsi,“ říká Vladislav Bureš z katedry nosných konstrukcí Fakulty umění a architektury TUL.
Projekt 3D Star byl zahájen v roce 2018 a končí v roce 2022 a jeho poskytovatelem je MŠMT. V rámci výzvy předaplikačního výzkumu, na který TUL získala dotaci přes 72,5 milionů korun, mají vědci ověřit hlavní principy fungování robotického ramene a jeho součástí a vytvořit funkční modely částí robota, v tomto případě tiskové hlavy, a pořídit a ověřit mají i vzorky tištěných stavebních konstrukcí.
„Pro dokončení skutečného zařízení pro tisk budov budou potřeba další prostředky. Očekáváme návaznost na Operační program Podnikání a inovace pro konkurenceschopnost. Pro pokračování dobře nastartovaného vývoje je nezbytné nalezení ekonomicky silného průmyslového partnera, který vidí v této technologii budoucnost,“ uzavírá Petr Zelený z Fakulty strojní TUL, hlavní garant projektu.
Více informací o projektu najdete na 3dstar.tul.cz.
Radek Pirkl
.jpg)
 a Václav Záda z FM TUL u betonového výtisku v Kloknerově ústavu.jpg)
.jpg)
Další články v rubrice
Dostane se i pod povrch. Nový elektronový mikroskop pomocí přesných lokálních řezů otvírá 3D pohled na zkoumaný vzorek
Mikroskop za více jak 45 milionů korun dokáže zobrazit zkoumaný předmět v nanometrovém rozlišení a současně umožňuje podívat se i pod povrch zkoumaného vzorku. To lze velmi dobře využít například pro komplexní analýzu kvality materiálu a...
TUL začíná spolupracovat s prestižní thajskou univerzitou v oblasti robotiky pro medicínské aplikace
Robotika pro medicínské aplikace se stane společným tématem spolupráce Technické univerzity v Liberci a thajské Chiang Mai University. Pracoviště obou universit disponují špičkovým vybavením a mohou se vzájemně obohacovat.
Motorkáře pomůže vycvičit neuronová síť
Smutná data hovoří jasně – Česko patří v evropském srovnání v počtu usmrcených motorkářů na milion obyvatel k zemím s nejčernější bilancí. A vědci z TUL nyní chtějí spolu s Asociací autoškol České republiky a Asociací polygonů Autoklubu ČR pomoci...
