3D printmaterialer. 3D printmaterialer: Hvad skal det kunne: Hvad har andre gjort Hvad har vi gjort Jens Henriksen 1

Transkript

1 3D printmaterialer: Hvad skal det kunne: Hvad har andre gjort Hvad har vi gjort Jens Henriksen 1

2 Jens Henriksen 2

3 Hvad skal materialet kunne: Pumpes Flydeevne og formstabilitet Langsom afbinding og hurtig afbinding Mekanisk stabil og tilstrækkelig styrke Må ikke revne Skal være bæredygtig Skal være konkurrencedygtig Jens Henriksen 3

4 Pumpbarhed / Flydegenskaber: Ensartet sammensætning Ingens separation ved pumpestop Der må ikke ske blokkage af dysser/slanger Skal kunne danne vedhæftning til tidligere lag /binding Skal være formstabil Jens Henriksen 4

5 Flydeegenskaber Cement systemer Et cementbaseret system kan betragtes som en uendelig mængde kugler som flyder i kornkontakt adskilt af en væskefilm. Væskefilmen indeholde stoffer, som fysisk eller elektrostatisk adskiller de enkelte partikler. Det er vanskeligt at låse og forme et partikel baseret system. Cementen hydratiseres. Dette betyder, at kemien af porevæsken ændre sig og der udfældes forskellige mineralfaser, som øger viskositeten Jens Henriksen 5

6 Flydeegenskaber Ler Lerbaserede materialer udnytter, at lermineralerne er pladeformede og indbyrdes bundet sammen af elektrostatiske kræfter. Dette betyder, at leret både kan deformeres plastisk og samtidig holde en form ved et givent vandindhold Jens Henriksen 6

7 Cement-sand system Ler/sand system Jens Henriksen 7

8 Cement 3D print: Andrey Rudenko: Jens Henriksen 8

9 Ler: Anya Gallicio- Beautiful Minds Jens Henriksen 9

10 Vedhæftning: Cement/gips: Sammenvibrering/befugtning/bindervækst Ler: Sammenæltning/kornkontakt Polymer: Sammenflydning/polymerisering Jens Henriksen 10

11 Formstabilitet: Pølsen må ikke synke Svind Jens Henriksen 11

12 Bindermaterialer: Cement Gips Magnesit Polymerbinder Bindermoderator: Flyveaske Mikrosilika Slagge BFS (også primær) Kalcineret ler (metakaolinit) Ler Kalkfiller Tilslag: Sand/knuste bjergarter Genvunden beton/tegl/gips Slagge/lecanødder Plastik kugler/eps Nøddeskaller Jens Henriksen 12

13 Hjælpestoffer: Plastificering/flydemiddel Viskositet/fortykker Accelerator Forsinker/retarder Luftiblander Skumdæmper Latex Jens Henriksen 13

14 Svind: Fordampning Hydratisering polymerisering Resultat: Mikrorevner Svindrevner polymerisering Reducering af Svind: Mindre finstof Mindre vand Svindkompensernede kemi Mikro og makro fibre Jens Henriksen 14

15 Hvor stærkt kan 3D printet materiale blive: Klassiske materialer-tryk MPa: Muremørtel: 1-5 Mursten: Granit: Kalksten: Leca beton: Beton: (30-65) 3D materialer-tryk, MPa prismer: Gips: 5-20 Polymerbunden:5-50 Cement: Jens Henriksen 15

16 Hvad styrer styrken: Primær Grundmaterialestyrke Matrixstuktur porøsitet Sekundær: Afbindingshistorik Støbestruktur/Matrixstuktur Sekundær porøsitet Jens Henriksen 16

17 Typisk sammensætning af betonprint i forskellige internationale projekter: Højt cementindhold typisk over 550 kg/m 3 Der er yderligere tilsat over 100 kg flyveaske plus en del mikrosilica Tilslaget er typisk i sandfraktionen (stort set rent sand) Vandcementforhold er typisk lavt, omkring 0,30. Der er tilsat betydelige mængder superplast. Der er tilsat retarder for at styre afbindingen (det må ikke stoppe i pumpe) Der er i enkelte tilfælde tilsat luft som konsistensmiddel Der er i flere tilfælde tilsat mikrofibre for at reducere svind. Qua højt cementindhold og lavt vandcementforhold ligger teoretiske styrker oppe på MPa. (hvilket der reelt ikke er nødvendigt).

18 Prøver af printet materiale: Printet materiale, baseret på cement og sand. Pølsediameter: 40 mm. Prøven relativt kompakt, men flydestrukturer er ringe. Styrke på Mpa. Fragment af cementbaseret materiale. Pølsediameter/tykkelse af lag: 20 mm/12 mm. God ensartet udlægning. Materialestrukturen er porøs og meget sugende. Trykstyrkemæssigt reel mørtelstyrke på MPa Hvidlig gips/let tilslag blanding. Pølsediameter: 15/15 mm/de enkelte pølser er relativt fint bundet sammen, men mangelfuld udflydning/overgang til næste pølse. Materialet er sugende. Trykstyrke MPa. Meget sugende Jens Henriksen 18

19 Jens Henriksen 19

20 De fremsendte prøver er overvejende porøse, og der ses tydlige udlægningsspor. Sammenbindingen mellem de enkelte lag svarer til en god mørtelbinding, som ses i murværk. Dette betyder at man kun kan udnytte trykstyrken af materialet. Idet materialet er porøst og ofte inhomogent er det ikke forventeligt, at man opnår den fulde teoretiske styrke af materialet, baseret på vurdering af potentialet i sammensætningen Jens Henriksen 20

21 Følgende materialer er indsamlet : Rockwool støv Knust polyuretahan Slagge Lindø Knust tegl, ren, 0-4 Urent teglknus 0-4 mm Gen gips D-max 5 mm Gen gips D-max 14 mm Flyveaske Mikrosilika Densit Knust glasfiber Kalkfiller Kunst beton Hydratkalk Gips Prøver af russiske materiale Diverse tilsætningsstoffer, fra primært BASF, SIKA og Citeq Jens Henriksen 21

22 Mål: At fremstille blandingerne med et lavt indhold af cement og en høj andel af genanvendte materialer Blanding med kombinationer af knust tegl, slagge, FA og cement som binder. Forsøgene viste, at det er muligt, at fremstille blandinger, som har plastiske egenskaber. Styrke: MPa Blandinger af cement, gips og knuste glasfibre. Blandinger med cement og gengips D-max 5 mm. Materialet kan kun anvendes i passivt miljø. Blandinger med gips og gengips til passivt miljø: 5-15 MPa Forsøg med, ready mix: materialet bliver hurtigt for flydende og svært at kontrollere Alle blandinger er er fremstillet med højt finstofindhold Jens Henriksen 22

23 Jens Henriksen 23