Istraživači sa Univerziteta Aberdeen u Škotskoj razvijaju višekratne 3D štampane čelične konektore koji bi mogli olakšati ponovnu upotrebu, adaptaciju i recikliranje zgrada, pomažući u smanjenju otpada od rušenja u građevinskoj industriji.
Vođena globalnom potražnjom za bržom gradnjom i održivijim zgradama, modularna gradnja postaje sve popularnija.
Kako tržište modularnih građevina nastavlja rasti, raste potražnja za naprednim građevinskim komponentama koje ne samo da mogu ubrzati montažu već i omogućiti lako rastavljanje i ponovnu upotrebu konstrukcija na kraju njihovog vijeka trajanja.
Kako bi odgovorili na ovaj izazov, istraživači sa Univerziteta Aberdeen i Politecnico di Milano istražuju velike-primjene tehnologije 3D štampanja čelika kako bi poboljšali efikasnost gradnje, smanjili otpad i podržali održiviji kružni model zgrade.
Istraživački tim kombinuje stručnost u građevinskom inženjerstvu, arhitektonskom dizajnu, naprednoj proizvodnji i hladno{0}}oblikovanim čeličnim sistemima.
Čelični konektori za višekratnu upotrebu za modularnu konstrukciju
Koncept je prvi put predložen 2023. godine, a vodio ga je Ehsan Bakhshivand, doktorski istraživač Univerziteta u Aberdeenu.
Projekat je podržala Tehnička škola u saradnji sa profesoricom Ornellom Iuorio, uz dodatnu podršku profesorke Barbare Previtali i njenog tima na Politecnico di Milano.
Prve komponente prototipa i sistem 3D čelične štampe razvijeni su u AS_Lab i AddMe Lab u Politecnico di Milano.
Dr Alireza Bagheri, viši predavač inženjerstva na Univerzitetu Aberdeen, objasnio je:
"Naše istraživanje ima za cilj stvaranje domova i zgrada na pametniji i održiviji način."
3D štampani čelični konektori koje je razvio tim omogućavaju lakše sklapanje, modifikovanje i ponovnu upotrebu zgrada uz prevazilaženje ograničenja tradicionalnih mehaničkih veza.
Pažljivim projektiranjem ovih konektora, lagane čelične konstrukcije mogu se brzo sastaviti i potpuno demontirati bez oštećenja strukturnih komponenti.
Ovaj pristup poboljšava efikasnost gradnje, smanjuje otpad materijala, povećava prilagodljivost zgrade i produžava vijek trajanja.
Materijali kao što je hladno oblikovani čelik se široko koriste u modularnoj konstrukciji jer pružaju lagane strukturalne performanse, tačnost dimenzija i odličnu fleksibilnost proizvodnje.
Čelik kao idealan materijal za višekratne konektore
Bagheri je objasnio da je čelik prirodno odabran jer se konektori direktno štampaju na čeličnoj podlozi.
"Upotreba istog materijala osigurava metaluršku kompatibilnost, kontinuitet strukture i efikasan prijenos opterećenja."
Čelik pruža snagu, krutost i duktilnost potrebne za kompaktne, potpuno demontažne sisteme povezivanja.
Istovremeno, proizvodnja metalnih aditiva stvara nove mogućnosti za složene geometrije, automatiziranu proizvodnju i prilagođene dizajne prijenosa opterećenja.
Za precizne konstrukcijske aplikacije, hladno valjani čelični lim pruža odličnu osnovu jer nudi glatke površine, preciznu kontrolu debljine i pouzdane performanse oblikovanja.
Urođena mogućnost recikliranja čelika ga čini vrlo pogodnim za ponovljeno sastavljanje i demontažu, podržavajući pravi kružni model konstrukcije.
Napredna proizvodnja za održive zgrade
Istraživači vjeruju da ovaj projekat pruža skalabilan put za transformaciju građevinske industrije omogućavajući zgradama da postanu dugotrajni-resursi za višekratnu upotrebu, a ne strukture za jednokratnu upotrebu.
Bagheri je dodao:
"Ovaj pristup predstavlja novi pravac u građevinarstvu. Postojeći sistemi zgrada nisu kombinovali metalne 3D štampane konektore sa hladno-oblikovanim sistemima od lakog čelika kako bi se postigla brza automatizovana montaža i potpuna demontaža."
Jedno od najvećih otkrića je razvoj metode koja može direktno štampati metalne konektore na izuzetno tanke čelične podloge, obično debljine samo 1-3 mm.
Ovo značajno smanjuje deformaciju i zaostalo naprezanje tokom proizvodnje, čineći tehnologiju bližom praktičnoj konstrukcijskoj primjeni.
Za ove napredne konstrukcijske sisteme, precizne čelične komponente igraju važnu ulogu jer performanse konektora zavise od tačne geometrije, konzistentnih svojstava materijala i pouzdanog kvaliteta proizvodnje.
Budućnost modularne čelične konstrukcije
Čelik i dalje igra važnu ulogu u modularnoj i održivoj gradnji.
Od laganih strukturalnih okvira do sistema povezivanja za višekratnu upotrebu, čelik omogućava zgradama da postanu prilagodljivije, efikasnije i reciklirajuće.
Uz napredak u proizvodnji aditiva za metal i montažnoj konstrukciji, proizvodi kao što su komponente čeličnih konstrukcija, lim od ugljičnog čelika i hladno{0}}formirani čelični materijali nastavit će podržavati sljedeću generaciju održivih zgrada.