EO

Vergelijkingen van Suiker voorkomen dat 3D-geprinte muren inzakken of omvallen

19 februari 2018 om 17:13 uur

Rechthoekige betonnen vormen 3D-geprint op de betonprinter van de TU/e. Akke Suiker werkte zijn vergelijkingen uit voor onder meer 3D-printwerk met dergelijke rechthoekige layouts. Foto: Rob Wolfs.

3D-geprinte materialen zijn tijdens het printen vaak nog zacht en flexibel, waardoor geprinte muurtjes soms in elkaar zakken of omvallen. Akke Suiker, hoogleraar mechanica aan de TU Eindhoven, zag een oplossing. Hij ontwikkelde een model waarmee ingenieurs eenvoudig kunnen bepalen bij welke afmetingen en printsnelheid geprinte muurconstructies stand houden.


Conventioneel beton krijgt, gestort in bekisting, weken de tijd om uit te harden. Maar 3D-geprint beton niet. Dat heeft geen ondersteunende bekisting, en krijgt toch vrijwel meteen de last te dragen van de volgende laagjes beton die erop geprint worden. Iedereen voelt op zijn klompen aan dat de spanning stijgt naarmate de constructie hoger wordt. Is die al stijf en sterk genoeg om er nóg een extra laagje bovenop te leggen? Het is een van de belangrijkste kwesties in het nog prille vakgebied van 3D-printen.


Met zijn vergelijkingen kan Suiker vooraf berekenen hoe snel hij laagjes op elkaar kan leggen, bij een bepaalde uithardingssnelheid van het materiaal, en bij bepaalde afmetingen van de muurconstructie - en dat natuurlijk zonder dat die constructie het begeeft. Maar hij kan ook berekenen hoe hij die constructie kan maken met zo min mogelijk materiaal, en wat de invloed van structurele onregelmatigheden is. Of wat er gebeurt als hij een muurtje net iets dikker maakt of sneller laat uitharden, of gebruik maakt van een ander materiaal. Of dat het muurtje de neiging heeft alleen om te vallen of ook de aansluitende constructie met zich meetrekt. In het laatste geval is de gevolgschade die optreedt vanzelfsprekend aanzienlijk groter. Feitelijk zijn er zo'n 15 à 20 factoren waar je rekening mee moet houden, maar doordat Suiker zijn vergelijkingen handig heeft geschaald hield hij uiteindelijk slechts vijf, dimensieloze parameters over. Het probleem is daarmee getackeld met een elegant en inzichtelijk model.

 

Alle materialen

Voor de duidelijkheid: de vergelijkingen gelden niet alleen voor beton, maar ook voor andere materialen. En ‘muurtjes' zijn alle rechtopstaand geprinte vlakken.

 

Validatie

Suiker valideerde zijn model onder meer met resultaten van testen gedaan met de betonprinter van de TU Eindhoven, uitgevoerd door promovendus Rob Wolfs. Die ontwikkelde tegelijk met Suiker een computermodel waarmee hij ook het constructiegedrag tijdens het printproces kan berekenen, maar dan gebaseerd op de eindige-elementenmethode2. Mooi voor beide onderzoekers is dat resultaten van hun onafhankelijk van elkaar ontwikkelde modellen elkaar bevestigen. Het model van Wolfs is qua toepassingsgebied anders. Die werkt bij een gedetailleerde analyse van complexe problemen onder specifieke printcondities, maar is vanwege het zuiver numerieke karakter en de gevraagde rekentijd niet zo geschikt om de belangrijkste effecten van het printproces te identificeren en algehele trends in kaart te brengen.

 

Reacties (1)

Er is kennelijk toch een verschil van inzicht tussen meester en gezel. Keep it simple. Maar in andere casus zullen de inzichten elkaar aanvullen. Goed bedacht heren. Complimenten.
John van Bergen Henegouw, 20 februari 2018 09:10
 

Gerelateerd nieuws

Wereldrecord zelfvliegende drones in één zwerm

Zelfvliegende drones in één zwerm vestigen wereldrecord (video)

Wetenschappers van de ELTE Universiteit in Boedapest en hoogleraar Artificial Intelligence Guszti Eiben van de Vrije Universiteit Amsterdam hebben een succesvolle strategie ontwikkeld om drones in een zwerm te laten…

Flexibele zonnecellen in de vangrail

Flexibele zonnecellen in de vangrail

Voor het eerst zijn er zonnecellen aangebracht op een vangrail. Het gaat om een stuk van 72 meter op een vangrail naast de provinciale weg N194 bij Heerhugowaard. Het is een proef met flexibele folie met zonnecellen.…

Team Delft wint Design Award Shell Eco-marathon

Team Delft wint Design Award Shell Eco-marathon

Het Eco-Runner Team Delft van TU Delft heeft met zijn zelfontwikkelde voertuig tijdens Shell Eco-marathon in Londen de derde plek weten te bemachtigen in de categorie Prototype. Het hyperzuinige, op waterstof rijdende…

Gratis nieuwsbrief

EOL

 

Focus op

ABB BV
ABB BV

Machineveiligheid, systemen en componenten

B&R Industriële Automatisering BV
B&R Industriële Automatisering BV

Perfection in Automation

Pilz Nederland
Pilz Nederland

Voor industriële (veilige) automatiseringsoplossingen

Rotero Holland BV
Rotero Holland BV

Stappenmotor - Servomotor - Elektro Magneet

Safe PCB Nederland
Safe PCB Nederland

Printplaten/PCB's, prototype en series

Product van de maand

RSS
Nieuw IoT bord met software en TFT

Het nieuwe Arrow Aris Edge S3 bord maakt de ontwikkeling van batterijgevoede IoT-applicaties met een klein TFT-scherm...

Download gratis engineering boeken

A gratis boeken downloaden

 

Agenda

27 augustus 2018, Amsterdam

EMC Europe

Internationaal symposium over EMC.

3 september 2018, Breda

Introductie NEN Veiligheidsladder®

Wilt u de veiligheid op de werkvloer vergroten? De NEN Veiligheidsladder® is een certificeerbare norm om...

4 september 2018, Breda

Performance Level & SISTEMA 2.0

Deze training begint bij de basis: de Machinerichtlijn en de link (via risicobeoordeling) naar...

Meer agendapunten »