La tecnologia trasformativa della stampa 3D sta scuotendo molti settori dell'industria, ma non è niente in confronto all'interruzione che arriva alla costruzione.

Professor Jay Sanjayan, Direttore del Centro per le infrastrutture sostenibili di Swinburne e professore di strutture in calcestruzzo a Swinburne, conduce una collaborazione da 1,3 milioni di dollari tra sette università australiane per sviluppare la stampa 3D del calcestruzzo.

"La costruzione rimane in gran parte un lavoro manuale, il che lo rende molto costoso, e rende molto difficile soddisfare il bisogno globale di alloggi e infrastrutture, "dice il professor Sanjayan.

"La costruzione è aperta per essere interrotta dall'automazione, e la stampa 3D è una tecnologia che può aiutare".

Sebbene le stampanti 3D siano disponibili in commercio per la produzione, ci sono differenze significative tra la stampa di parti di aeroplani e la stampa di una casa.

"Piuttosto che le condizioni di fabbrica, dobbiamo stampare con il tempo, "Ha detto il professor Sanjayan.

"Invece di pochi chili di materiale, dobbiamo movimentare tonnellate. E anche se non abbiamo bisogno della stessa precisione dell'industria aerospaziale, dobbiamo scambiarlo a basso costo."

Per affrontare le sfide, Il professor Sanjayan ha esplorato due approcci. L'opzione provvisoria è la stampa 3D "a letto di polvere", in cui la stampante stende un sottile strato di polvere di cemento, quindi stampa un "inchiostro" a base d'acqua che fissa il cemento in cui viene applicato l'inchiostro.

Strato per strato, il processo si ripete. La sfida era automatizzare la raccolta e il riutilizzo delle grandi quantità di polvere non reagita che ogni tiratura generava, ha detto Sanjayan.

Il letto di polvere era una buona opzione per formare sezioni prefabbricate di un edificio in una fabbrica.

"Possiamo realizzare strutture molto intricate. Ma non era un processo che potesse avvenire con il vento e la pioggia".

Per la stampa del calcestruzzo in loco, è necessaria una macchina che estrude calcestruzzo liquido, ha detto il professor Sanjayan.

"Qui, il problema principale è il calcestruzzo stesso, " lui dice.

Il cemento deve rimanere liquido all'interno della stampante, ma impostato non appena viene stampato per mantenere la sua forma e così il livello successivo può essere applicato.

Il calcestruzzo tradizionale non si comporta in questo modo. Attualmente, l'approccio più comune è quello di dosare pesantemente il calcestruzzo con ritardanti chimici che lo mantengono liquido, quindi dosare pesantemente con acceleratori man mano che viene estruso. Ma questo approccio compromette le proprietà meccaniche del prodotto finito.

"Stiamo creando nuovi tipi di cemento che hanno queste proprietà intrinsecamente, "dice il professor Sanjayan.

Anche se non è ancora in grado di rivelare i dettagli, un'opzione è quella di utilizzare un cemento geopolimerico, un materiale ricavato da un rifiuto industriale chiamato ceneri volanti.

"Gli architetti progettano già tutto al computer, " Disse Sanjayan. "Invece di stampare i loro piani su carta, con la stampa 3D basta premere un pulsante e la macchina lo costruisce:questo è il sogno finale."