D-образная форма

D-Shape — это большой трехмерный принтер, в котором используется метод струйной печати , процесс послойной печати, для связывания песка с неорганической морской водой. ^{[ 1 ]} и связующее на основе магния ^{[ 2 ]} для создания камнеподобных предметов. изобретенной Энрико Дини В первой модели принтера D-Shape, , основателем Monolite UK Ltd, в качестве связующего использовалась эпоксидная смола, обычно используемая в качестве клея при изготовлении лыж, автомобилей и самолетов. Дини запатентовал эту модель в 2006 году. ^{[ 3 ]} Возникнув проблемы с эпоксидной смолой, Дини сменил связующее вещество на нынешнее связующее на основе магния и снова запатентовал принтер в сентябре 2008 года. ^{[ 4 ]} В будущем Дини планирует использовать принтер для создания полномасштабных зданий.

Техническое описание

Текущая версия 3D-принтера D-Shape расположена в алюминиевой раме размером 6 на 6 м. Рама состоит из квадратного основания, которое перемещается вверх по четырем вертикальным балкам во время процесса печати с помощью шаговых двигателей , которые используются для многократного перемещения на заданную длину, а затем удерживаются на месте на каждой балке. Все 6 метров основания по горизонтали занимает печатающая головка с 300 соплами, каждое из которых расположено на расстоянии 20 мм друг от друга. Головка принтера соединена с основанием алюминиевой балкой, которая проходит перпендикулярно головке принтера. ^{[ 5 ]}

Процесс

Прежде чем начать фактический процесс печати, необходимо создать 3D-модель объекта, подлежащего печати, в САПР — программном обеспечении, которое позволяет дизайнеру создавать 3D-модели на компьютере. После завершения модели файл САПР отправляется на головку принтера. Процесс печати начинается, когда слой песка толщиной от 5 до 10 мм, смешанный с твердым оксидом магния (MgO), ^{[ 6 ]} равномерно распределяется головкой принтера в области, ограниченной рамкой. Головка принтера разбивает трехмерную модель на двухмерные фрагменты. Затем, начиная с нижнего среза, головка перемещается по основанию и наносит неорганическую связующую жидкость, состоящую из раствора, содержащего хлорид магния , с разрешением 25 DPI (1,0 мм). ^{[ 7 ]} Связующее вещество и песок химически реагируют с образованием материала песчаника. Для полного затвердевания материала требуется около 24 часов. По составу материал напоминает цемент Сорель .

Поскольку сопла расположены на расстоянии 20 мм друг от друга, могут возникнуть зазоры, которые, возможно, придется заполнить. Чтобы заполнить эти зазоры и обеспечить равномерное воздействие песка на связующее, электрический поршень на балке, удерживающей головку принтера, заставляет головку принтера смещаться в направлении, перпендикулярном направлению движения принтера. Для завершения печати слоя D-Shape требуется четыре движения вперед и назад. После завершения слоя шаговые двигатели на вертикальных балках перемещают основание вверх. Из полого каркаса над головкой принтера новый песок, который циклически пополняется, распределяется по области каркаса для создания следующего слоя. ^{[ 8 ]} Во время печати излишки песка служат опорой для затвердевающего песка и могут быть повторно использованы в последующих печатных работах. Процесс печати непрерывен и останавливается только тогда, когда нужная структура полностью напечатана.

После того, как принтер завершит свою работу, окончательную конструкцию необходимо выдавить из песка. Рабочие лопатами вынимают лишний песок и раскрывают конечный продукт. Оксид магния, смешанный с песком, приводит к тому, что песок становится активным участником, а не инертным во время реакции со связующим. Если бы песок был инертным, полученный материал был бы больше похож на бетон, поскольку песок был бы лишь слегка связан друг с другом, но из-за MgO конечный продукт представляет собой минералоподобный материал с микрокристаллической структурой. По сравнению с бетоном, который имеет низкую устойчивость к растяжению и, как следствие, требует железной арматуры, конструкции D-Shape обладают относительно высокой устойчивостью к растяжению и не требуют железной арматуры. ^{[ 9 ]} Сообщается, что весь процесс строительства занимает четверть времени и от трети до половины стоимости. ^{[ 10 ]} Потребуется построить ту же конструкцию традиционными способами с использованием портландцемента , материала, который в настоящее время используется в строительстве зданий. ^{[ 11 ]}

Награды и достижения

Конкурс строительства набережной Нью-Йорка

Осенью 2012 года компания D-Shape приняла участие в конкурсе строительства набережной Нью-Йорка, организованном Корпорацией экономического развития Нью-Йорка (NYCEDC), в котором участникам нужно было создать инновационное решение, которое поможет укрепить приходящие в упадок пирсы и береговые сооружения Нью-Йорка. Идея D-Shape, получившая название «Цифровой бетон», заключалась в том, чтобы сделать 3D-сканирование каждой части пирса или инфраструктуры, а затем напечатать опорную оболочку для каждой конкретной части. D-Shape занял первое место и получил за эту идею 50 000 долларов, что, по оценкам, сэкономит Нью-Йорку 2,9 миллиарда долларов. ^{[ 12 ]}^{[ 13 ]}

Радиолярии

В 2009 году компания D-Shape успешно создала самую высокую печатную скульптуру — Радиолярию. ^{[ 14 ]} Радиолярия, скульптура, созданная итальянским архитектором Андреа Морганте и вдохновленная радиоляриями , одноклеточными организмами со сложным минеральным скелетом, демонстрирует способность D-Shape печатать большие структуры произвольной формы. Текущая версия скульптуры представляет собой всего лишь модель полноразмерной радиолярии размером 3 х 3 х 3 м, которую планируется разместить на кольцевой развязке в Понтедере, Италия. ^{[ 15 ]}

Будущее D-Shape

В настоящее время Джейк Уэйк-Уокер и Марк Уэбб работают над документальным фильмом под названием « Человек , который печатает дома» об Энрико Дини и его изобретении. ^{[ 16 ]} Хотя D-Shape привлекла внимание своими возможностями печати, работа над ним все еще находится в стадии разработки. Хотя компания приблизилась к печати настоящего дома, напечатав трулло , небольшую каменную хижину, ^{[ 17 ]} Принтер все еще нуждается в модификации, чтобы воплотить в жизнь мечты Дини о печати более крупных и сложных зданий.

Лунные базы

Благодаря возможностям D-Shape Европейское космическое агентство (ЕКА) заинтересовалось использованием принтера для строительства лунных баз. ^{[ 18 ]} ЕКА заинтересовано в использовании D-Shape для строительства лунных баз из лунного реголита , также известного как лунная пыль, поскольку 3D-принтер может построить базу на месте без вмешательства человека. Это выгодно, поскольку на Луну придется доставлять только машину, что снижает затраты на доставку строительных материалов на лунную поверхность для создания баз. D-Shape успешно печатает компоненты для лунных баз с помощью имитации лунной пыли, а также прошла испытания, целью которых было увидеть, как принтер будет работать в условиях Луны. ^{[ 19 ]}

Ссылки

^ «Канал Discovery рассказывает о 3D-печати DShape» . Ютуб, DShape3DPrinting . Проверено 21 октября 2013 г.
^ Чезаретти, Джованни; Энрико Дини; Ксавье де Кестелье; Валентина Колла; Лоран Памбагян (январь 2014 г.). «Создание компонентов аванпоста на лунной почве с помощью новой технологии 3D-печати». Акта Астронавтика . 93 : 430–450. Бибкод : 2014AcAau..93..430C . дои : 10.1016/j.actaastro.2013.07.034 .
^ Дини, Энрико. «Способ и устройство для автоматического построения многоквартирных конструкций СА 2602071 А1» . Патенты США . Проверено 11 ноября 2013 г.
^ Дини, Энрико. «Способ автоматического получения конгломератной структуры и устройство для него US 8337736 B2» . Патенты США . Проверено 11 ноября 2013 г.
^ Чезаретти, Джованни; Энрико Дини; Ксавье де Кестелье; Валентина Колла; Лоран Памбагян (январь 2014 г.). «Создание компонентов аванпоста на лунной почве с помощью новой технологии 3D-печати». Акта Астронавтика . 93 : 430–450. Бибкод : 2014AcAau..93..430C . дои : 10.1016/j.actaastro.2013.07.034 .
^ Чезаретти, Джованни; Энрико Дини; Ксавье де Кестелье; Валентина Колла; Лоран Памбагян (январь 2014 г.). «Создание компонентов аванпоста на лунной почве с помощью новой технологии 3D-печати». Акта Астронавтика . 93 : 430–450. Бибкод : 2014AcAau..93..430C . дои : 10.1016/j.actaastro.2013.07.034 .
^ Эдвардс, Лин (19 апреля 2010 г.). «3D-принтер может строить базы на Луне» . Физика.орг . Проверено 21 октября 2013 г.
^ Чезаретти, Джованни; Энрико Дини; Ксавье де Кестелье; Валентина Колла; Лоран Памбагян (январь 2014 г.). «Создание компонентов аванпоста на лунной почве с помощью новой технологии 3D-печати». Акта Астронавтика . 93 : 430–450. Бибкод : 2014AcAau..93..430C . дои : 10.1016/j.actaastro.2013.07.034 .
^ Дини, Энрико. «Способ автоматического получения конгломератной структуры и устройство для него US 8337736 B2» . Патенты США . Проверено 11 ноября 2013 г.
^ Парсонс, Сара (17 марта 2010 г.). «3D-принтер создает целые здания из цельного камня» . Среда обитания . Проверено 22 октября 2013 г.
^ Белезина, январь (24 февраля 2012 г.). «3D-принтер D-Shape может печатать полноразмерные дома» . Гизмаг . Проверено 21 октября 2013 г.
^ «D-Shape обещает модернизировать береговую линию Нью-Йорка с помощью технологии 3D-печати» . Хаффингтон Пост . 3 июня 2013 года . Проверено 21 октября 2013 г.
^ «D-Shape выигрывает главный приз на конкурсе строительства набережной Нью-Йорка» . 3ders.org . 12 апреля 2013 года. Архивировано из оригинала 13 октября 2013 года . Проверено 20 октября 2013 г.
^ Квирк, Ванесса (12 июля 2012 г.). «Как 3D-печать изменит наш мир» . Арч Дейли . Проверено 20 октября 2013 г.
^ Эдвардс, Лин (19 апреля 2010 г.). «3D-принтер может строить базы на Луне» . Физика.орг . Проверено 21 октября 2013 г.
^ Блэгдон, Джефф (21 февраля 2012 г.). «Британская компания использует 3D-печать для изготовления каменных зданий из песка» . Грань . Проверено 21 октября 2013 г.
^ Квирк, Ванесса (12 июля 2012 г.). «Как 3D-печать изменит наш мир» . Арч Дейли . Проверено 20 октября 2013 г.
^ Эдвардс, Лин (19 апреля 2010 г.). «3D-принтер может строить базы на Луне» . Физика.орг . Проверено 21 октября 2013 г.
^ Чезаретти, Джованни; Энрико Дини; Ксавье де Кестелье; Валентина Колла; Лоран Памбагян (январь 2014 г.). «Создание компонентов аванпоста на лунной почве с помощью новой технологии 3D-печати». Акта Астронавтика . 93 : 430–450. Бибкод : 2014AcAau..93..430C . дои : 10.1016/j.actaastro.2013.07.034 .

Внешние ссылки

Канал Discovery, освещающий D-Shape https://www.youtube.com/watch?v=RYaRUVTwIVc [1]

[1] «Канал Discovery рассказывает о 3D-печати DShape» . Ютуб, DShape3DPrinting . Проверено 21 октября 2013 г.

[2] Чезаретти, Джованни; Энрико Дини; Ксавье де Кестелье; Валентина Колла; Лоран Памбагян (январь 2014 г.). «Создание компонентов аванпоста на лунной почве с помощью новой технологии 3D-печати». Акта Астронавтика . 93 : 430–450. Бибкод : 2014AcAau..93..430C . дои : 10.1016/j.actaastro.2013.07.034 .

[3] Дини, Энрико. «Способ и устройство для автоматического построения многоквартирных конструкций СА 2602071 А1» . Патенты США . Проверено 11 ноября 2013 г.

[4] Дини, Энрико. «Способ автоматического получения конгломератной структуры и устройство для него US 8337736 B2» . Патенты США . Проверено 11 ноября 2013 г.

[5] Чезаретти, Джованни; Энрико Дини; Ксавье де Кестелье; Валентина Колла; Лоран Памбагян (январь 2014 г.). «Создание компонентов аванпоста на лунной почве с помощью новой технологии 3D-печати». Акта Астронавтика . 93 : 430–450. Бибкод : 2014AcAau..93..430C . дои : 10.1016/j.actaastro.2013.07.034 .

[6] Чезаретти, Джованни; Энрико Дини; Ксавье де Кестелье; Валентина Колла; Лоран Памбагян (январь 2014 г.). «Создание компонентов аванпоста на лунной почве с помощью новой технологии 3D-печати». Акта Астронавтика . 93 : 430–450. Бибкод : 2014AcAau..93..430C . дои : 10.1016/j.actaastro.2013.07.034 .

[7] Эдвардс, Лин (19 апреля 2010 г.). «3D-принтер может строить базы на Луне» . Физика.орг . Проверено 21 октября 2013 г.

[8] Чезаретти, Джованни; Энрико Дини; Ксавье де Кестелье; Валентина Колла; Лоран Памбагян (январь 2014 г.). «Создание компонентов аванпоста на лунной почве с помощью новой технологии 3D-печати». Акта Астронавтика . 93 : 430–450. Бибкод : 2014AcAau..93..430C . дои : 10.1016/j.actaastro.2013.07.034 .

[9] Дини, Энрико. «Способ автоматического получения конгломератной структуры и устройство для него US 8337736 B2» . Патенты США . Проверено 11 ноября 2013 г.

[10] Парсонс, Сара (17 марта 2010 г.). «3D-принтер создает целые здания из цельного камня» . Среда обитания . Проверено 22 октября 2013 г.

[11] Белезина, январь (24 февраля 2012 г.). «3D-принтер D-Shape может печатать полноразмерные дома» . Гизмаг . Проверено 21 октября 2013 г.

[12] «D-Shape обещает модернизировать береговую линию Нью-Йорка с помощью технологии 3D-печати» . Хаффингтон Пост . 3 июня 2013 года . Проверено 21 октября 2013 г.

[13] «D-Shape выигрывает главный приз на конкурсе строительства набережной Нью-Йорка» . 3ders.org . 12 апреля 2013 года. Архивировано из оригинала 13 октября 2013 года . Проверено 20 октября 2013 г.

[14] Квирк, Ванесса (12 июля 2012 г.). «Как 3D-печать изменит наш мир» . Арч Дейли . Проверено 20 октября 2013 г.

[15] Эдвардс, Лин (19 апреля 2010 г.). «3D-принтер может строить базы на Луне» . Физика.орг . Проверено 21 октября 2013 г.

[16] Блэгдон, Джефф (21 февраля 2012 г.). «Британская компания использует 3D-печать для изготовления каменных зданий из песка» . Грань . Проверено 21 октября 2013 г.

[17] Квирк, Ванесса (12 июля 2012 г.). «Как 3D-печать изменит наш мир» . Арч Дейли . Проверено 20 октября 2013 г.

[18] Эдвардс, Лин (19 апреля 2010 г.). «3D-принтер может строить базы на Луне» . Физика.орг . Проверено 21 октября 2013 г.

[19] Чезаретти, Джованни; Энрико Дини; Ксавье де Кестелье; Валентина Колла; Лоран Памбагян (январь 2014 г.). «Создание компонентов аванпоста на лунной почве с помощью новой технологии 3D-печати». Акта Астронавтика . 93 : 430–450. Бибкод : 2014AcAau..93..430C . дои : 10.1016/j.actaastro.2013.07.034 .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]

[ 14 ]

[ 15 ]

[ 16 ]

[ 17 ]

[ 18 ]

[ 19 ]