Исследователи из Абердинского университета в Шотландии разрабатывают многоразовые стальные соединители, напечатанные на 3D-принтере, которые могут облегчить повторное использование, адаптацию и переработку зданий, помогая сократить количество отходов при сносе в строительной отрасли.

Благодаря глобальному спросу на более быстрое строительство и более экологичные здания, модульное строительство становится все более популярным.

Поскольку рынок модульного строительства продолжает расти, растет спрос на современные строительные компоненты, которые могут не только ускорить сборку, но и позволяют легко разбирать конструкции и повторно использовать их по окончании срока службы.

Чтобы решить эту задачу, исследователи из Абердинского университета и Миланского политехнического университета изучают масштабное-применение технологии 3D-печати сталью для повышения эффективности строительства, сокращения отходов и поддержки более устойчивой модели круглого здания.

Исследовательская группа объединяет опыт в области структурного проектирования, архитектурного проектирования, передового производства и систем холодной-формовки стали.

Многоразовые стальные соединители для модульной конструкции

Концепция была впервые предложена в 2023 году под руководством доктора философии из Абердинского университета Эхсана Бахшиванда.

Проект был поддержан Инженерной школой в сотрудничестве с профессором Орнеллой Юорио, а также дополнительной поддержкой со стороны профессора Барбары Превитали и ее команды из Миланского политехнического университета.

Первые компоненты прототипа и система 3D-печати сталью были разработаны в лабораториях AS_Lab и AddMe Lab Миланского политехнического университета.

Доктор Алиреза Багери, старший преподаватель инженерных наук Абердинского университета, объяснил:

«Наше исследование направлено на создание более разумных и устойчивых домов и зданий».

Разработанные командой стальные соединители, напечатанные на 3D-принтере, позволяют легче собирать, модифицировать и повторно использовать здания, преодолевая при этом ограничения традиционных механических соединений.

Тщательно спроектировав эти соединители, можно быстро собрать и полностью разобрать легкие стальные конструкции, не повреждая конструктивные элементы.

Такой подход повышает эффективность строительства, сокращает отходы материалов, повышает адаптируемость здания и продлевает срок его службы.

Такие материалы, как холоднокатаная сталь, широко используются в модульном строительстве, поскольку они обеспечивают легкий вес конструкции, точность размеров и превосходную гибкость изготовления.

Сталь как идеальный материал для многоразовых разъемов

Багери объяснил, что сталь была выбрана естественным образом, поскольку разъемы напечатаны непосредственно на стальной подложке.

«Использование одного и того же материала обеспечивает металлургическую совместимость, структурную целостность и эффективную передачу нагрузки».

Сталь обеспечивает прочность, жесткость и пластичность, необходимые для компактных полностью разборных соединительных систем.

В то же время аддитивное производство металлов открывает новые возможности для создания изделий сложной геометрии, автоматизированного производства и индивидуальных конструкций передачи нагрузки.

Холоднокатаный стальной лист является отличной основой для прецизионных конструкций, поскольку он обеспечивает гладкую поверхность, точный контроль толщины и надежную формовку.

Присущая стали возможность вторичной переработки также делает ее очень подходящей для многократной сборки и разборки, поддерживая настоящую модель кругового строительства.

Передовое производство для устойчивых зданий

Исследователи полагают, что этот проект открывает масштабируемый путь к преобразованию строительной отрасли, позволяя зданиям стать долгосрочными-ресурсами многократного использования, а не одноразовыми конструкциями.

Багери добавил:

«Этот подход представляет собой новое направление в строительстве. Существующие строительные системы не сочетают в себе металлические соединители, напечатанные на 3D-принтере, и легкие стальные системы холодной-формовки для обеспечения быстрой автоматизированной сборки и полной разборки».

Одним из главных прорывов является разработка метода, позволяющего напрямую печатать металлические разъемы на чрезвычайно тонких стальных подложках, обычно толщиной всего 1–3 мм.

Это значительно снижает деформацию и остаточные напряжения в процессе производства, приближая технологию к практическому применению в строительстве.

Для этих передовых строительных систем прецизионные стальные компоненты играют важную роль, поскольку производительность соединителей зависит от точной геометрии, стабильных свойств материала и надежного качества изготовления.

Будущее модульных стальных конструкций

Сталь продолжает играть важную роль в модульном и устойчивом строительстве.

От легких структурных каркасов до многоразовых соединительных систем — сталь позволяет зданиям стать более адаптируемыми, эффективными и пригодными для вторичной переработки.

Благодаря достижениям в области аддитивного производства металлов и сборных конструкций такие продукты, как компоненты стальных конструкций, листы из углеродистой стали и стальные материалы холодной-формовки, будут продолжать поддерживать новое поколение устойчивых зданий.