Forscher der University of Virginia School of Engineering and Applied Science arbeiten daran, die 3D-Betondrucktechnologie durch die Nutzung von pflanzenbasierten Materialien zu verbessern. Unter der Leitung von Professor Osman E. Ozbulut untersucht das Team, wie Zellulose-Nanofibrillen (CNF), die aus Holzpulpe gewonnen werden, die Vorteile von 3D-gedrucktem Beton steigern können.
„Die Verbesserungen bei der Druckbarkeit und den mechanischen Eigenschaften zeigen, dass die Einbindung von CNF in kommerzielle druckbare Materialien zu widerstandsfähigeren und umweltfreundlicheren Baupraktiken führen könnte,“ erklärt Ozbulut. Die Forschungsergebnisse werden in der September 2024 Ausgabe von „Cement and Concrete Composites“ veröffentlicht.
3D-gedruckte Betonhäuser sind ein spannender Trend im Bauwesen, da sie präzise und schnell errichtet werden können, oft aus recycelten Materialien bestehen und weniger Arbeitskosten verursachen. Diese Bauweise ermöglicht auch komplexe Designs, die mit traditionellen Methoden schwer zu realisieren sind. Trotz dieser Vorteile sind die Optionen für druckbare Materialien bislang begrenzt, und es gibt noch offene Fragen zu ihrer Nachhaltigkeit und Haltbarkeit.
Ozbulut sagt:
„Wir stehen vor widersprüchlichen Anforderungen. Das Gemisch muss gut fließen, um eine glatte Verarbeitung zu ermöglichen, aber gleichzeitig zu einem stabilen Material aushärten, das über gute mechanische Festigkeit, Schichtbindung und niedrige Wärmeleitfähigkeit verfügt.“
CNF ist ein erneuerbarer und umweltfreundlicher Stoff, der aus Holzfasern gewonnen wird. Ähnlich wie andere Pflanzenfaserderivate hat CNF das Potenzial, die rheologischen (Fließeigenschaften) und mechanischen Eigenschaften von 3D-gedruckten Betongemischen zu verbessern. Bisher war jedoch wenig über die Auswirkungen von CNF auf konventionelle 3D-gedruckte Betone bekannt.
In ihrer Studie haben Ozbulut und sein Team, einschließlich des Doktoranden Ugur Kilic, verschiedene Mengen von CNF in das Betonmischgut eingebracht. Sie fanden heraus, dass eine Zugabe von mindestens 0,3 % CNF die Fließeigenschaften signifikant verbesserte. Mikroskopische Analysen der gehärteten Proben zeigten eine bessere Materialbindung und strukturelle Integrität. Darüber hinaus widerstanden CNF-verstärkte 3D-gedruckte Komponenten auch Zug-, Biege- und Drucktests.
CNF als nachhaltiger Baustoff
Die Forschung zeigt, dass CNF nicht nur die Leistung von 3D-gedruckten Beton verbessert, sondern auch zur Nachhaltigkeit der Baumaterialien beiträgt. Zellulose-Nanofibrillen sind ein vielversprechender Zusatzstoff, der die Eigenschaften von Beton für den 3D-Druck optimieren kann. Durch die Verbesserung der Materialbindung und der strukturellen Integrität kann CNF dazu beitragen, dass gedruckte Strukturen widerstandsfähiger und langlebiger werden.
Zukunft der 3D-Betondrucktechnologie
Die Forschungsergebnisse der University of Virginia könnten einen wichtigen Schritt zur Weiterentwicklung der 3D-Betondrucktechnologie darstellen. Durch die Integration von CNF könnten 3D-gedruckte Gebäude in Zukunft noch nachhaltiger und leistungsfähiger werden. Dies könnte den Weg für umweltfreundlichere Baupraktiken ebnen und die Möglichkeiten des 3D-Drucks im Bauwesen erweitern.
Hinterlassen Sie Ihre Meinung zu diesem Thema in einem Kommentar oder abonnieren Sie den Newsletter des 3D-grenzenlos Magazins, um über alle Neuheiten weltweit zum 3D-Druck kostenlos informiert zu bleiben.
