Budapest University of Technology and EconomicsFaculty of Civil Engineering - Since 1782

A 3D betonnyomtatás (3D CP) egy olyan beton előállítási forma, amikor szerkezeti elemeket vagy akár teljes szerkezetet állítunk elő a technológiából eredő, új megoldások révén, amik a hagyományos technolódiákkal nem, vagy csak korlátozottan voltak előállíthatóak. A betonnyomtatás során a betont extrudált formában juttatjuk a beprogramozott helyre egy adagolófejen keresztül, és hozzuk létre a szerkezeti elemet, egymás fölötti rétegeket képezve, anélkül, hogy zsaluzatot vagy vibrálást használnánk. 

A 3D betonnyomtatás alkalmazása a szerkezetépítésben olyan technológiát jelent, ami ugrásszerű fejlődést jelenthet a hagyományos építés technológiákhoz képest. A 3D betonnyomtatás technológiáját kiemelkedő figyelem kíséri az egyedi jellegzetességei miatt, mint például: szerkezetépítés zsaluzat alkalmazása nélkül, csökkentet munkaerő igény, minimális anyagveszteség és jelentős nyomtatási elemszám. 3D betonnyomtatás teljesen kiváltja a zsaluzási költséget, és jelentősen csökkentheti a fizikai munkaerő ráfordítást valamint az anyagveszteséget az építés helyszínén. Továbbá, a produktivitás növekedése valamint az építési idő csökkenése miatt potenciális lehetőséget jelent az építési költség csökkenésre. A technológia által fölkínált szabadság ösztökélheti a mérnököket és építészeket esztétikus megjelenésű és komplex alakú beton elemek készítésére.

Feladataink közé tartoznak a mechanikai-fizikai-kémiai tulajdonságok meghatározása a 3D nyomtatott beton gyárthatósága és szerkezeti elemben való alkalmazhatósága érdekében. Olyan keverékek kidolgozása szükséges, amelyek ki tudják elégíteni a 3D betonnyomtatás speciális követelményeit. Széleskörű anyagtani vizsgálatok szükségesek nem csak az anyagtulajdonságok meghatározására, hanem a réteges elhelyezésből származó, ortotróp viselkedés következményinek figyelembevételére. Jelen PhD értekezés a következő irányokban szándékozik tézis értékű megállapításokat tenni:

T1. A 3D nyomtatott beton reológiai tulajdonságai

T2. A 3D nyomtatott beton ortotrópiája, és annak hatása az elem viselkedésére

T3. Betétek alkalmazhatósága 3D nyomtatási technológiával készülő beton elemben

T4. A 3D nyomtatott beton modellezése.

 

***

3D concrete printing (3D CP) is a form of additive manufacturing used to fabricate buildings or construction components in completely new shapes not previously possible with traditional technologies. Concrete is extruded, using this new technology, through a nozzle to build structural components layer-by-layer without the use of formwork or any subsequent vibration. 

The application of 3D concrete printing technology in construction is considered a new period for the industry due to its potential to disrupt conventional construction practices. It is receiving enormous recognition due to its unique characteristics, such as construction without the use of formwork, reduced human involvement, minimum material wastage, and mass customization. This technology completely saves the formwork costs, and may reduce the labour cost, and decrease the wastage of construction materials at the site considerably. Additionally, due to an increase in productivity at the construction site and a reduction in the construction time, it has the potential to further reduce construction costs. Its promised freedom of design can enable architects and engineers to manufacture complex shapes and aesthetically appealing concrete elements and facades.

At present, the research is directed to determine the mechanical-physical-chemical behaviour of 3D printed concrete in order to be able to apply in structural elements. The purpose of mix design is to meet the special requirements of 3D printed concrete. Several tests with a material science aspect are needed not only for the determine the material properties but also to analyse ortotropic bahaviour due to the production in layers. Present PhD research intends to have the emphases on these, and the following New Scientific Results are planned: 

NSR 1: Rheology of 3D printed concrete

NSR 2: Orthotropty of 3D printed concrete and its effect on the mechanical behaviour in a different directions

NSR 3: Possibility of incorporation reinforcements with printable concrete

NSR 4: Modeling of 3D printed concrete