Un equipo de investigación dirigido por ingenieros de la Facultad de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de la Universidad de Virginia es el primero en explorar cómo un material vegetal emergente, las nanofibrillas de celulosa, puede ampliar los beneficios de la tecnología del hormigón impreso en 3D.
“Las mejoras que observamos tanto en la capacidad de impresión como en las medidas mecánicas sugieren que la incorporación de nanofibrillas de celulosa en materiales comerciales imprimibles podría conducir a métodos de construcción más flexibles y respetuosos con el medio ambiente lo antes posible”, dijo Osman, profesor de la Universidad de Harvard. Departamento de Civil. e ingeniería ambiental.
Los hallazgos de su equipo se publicarán en la edición de septiembre de 2024. Aditivos para cemento y hormigón.
Los edificios hechos de hormigón impreso en 3D son una tendencia apasionante en el sector de la vivienda y ofrecen muchas ventajas: construcción rápida y precisa, posiblemente a partir de materiales reciclados, menores costes laborales y menos residuos, todo lo cual permite diseños complejos con los que los arquitectos tradicionales tendrían dificultades. . entregar
El proceso utiliza una impresora especial que dispensa una mezcla similar al cemento en capas para construir la estructura utilizando un software de diseño asistido por computadora. Pero hasta ahora, las opciones de materiales imprimibles son limitadas y persisten dudas sobre su durabilidad y estabilidad.
“Estamos lidiando con objetivos contradictorios”, dijo Ozblot. “El compuesto tiene que fluir bien para ser suave, pero endurecerse hasta convertirse en un material estable con propiedades importantes, como buena resistencia mecánica, unión entre capas y baja conductividad térmica”.
Las nanofibrillas de celulosa se fabrican a partir de pulpa de madera, lo que crea un material renovable y de bajo impacto. Al igual que otros derivados de fibras vegetales, el CNF, como se conoce al material en la industria, muestra un gran potencial como aditivo para mejorar la reología (el término científico para las propiedades de flujo) de estos compuestos.
Sin embargo, hasta que el equipo dirigido por UVA realizó estudios complejos en el laboratorio de infraestructura avanzada y flexible de Ozbolt, el efecto de CNF en los compuestos tradicionales impresos en 3D no estaba claro, dijo Ozbolt.
“Hoy en día, diseñar un compuesto implica mucho ensayo y error”, afirmó. “Estamos abordando la necesidad de más ciencia para comprender mejor los efectos de varios aditivos para mejorar el rendimiento de las estructuras impresas en 3D”.
Al experimentar con diferentes cantidades del aditivo CNF, el equipo, dirigido por Ozbulut y Ugur Kilic, ahora Ph.D. Un alumno de la UVA descubrió que agregar tan solo un 0,3% de CNF mejoraba significativamente el rendimiento del flujo. El análisis microscópico de muestras endurecidas reveló mejores relaciones materiales e integridad estructural.
En pruebas adicionales en el laboratorio de Ozbulut, los componentes impresos en 3D mejorados con CNF también resistieron el estiramiento, la flexión y la compresión.
