D-Shape es una gran impresora tridimensional que utiliza aglutinante , un proceso de impresión capa por capa, para unir arena con agua de mar inorgánica [1] y aglutinante a base de magnesio [2] para crear objetos similares a piedras. Inventado por Enrico Dini, fundador de Monolite UK Ltd, el primer modelo de la impresora D-Shape utilizó resina epoxi , comúnmente utilizada como adhesivo en la construcción de esquís, automóviles y aviones, como aglutinante. Dini patentó este modelo en 2006. [3] Después de experimentar problemas con el epoxi, Dini cambió el aglutinante por el actual a base de magnesio y patentó su impresora nuevamente en septiembre de 2008. [4] En el futuro, Dini tiene como objetivo utilizar la impresora para crear edificios a gran escala.
Descripción técnica
La versión actual de la impresora D-Shape 3-D se encuentra en un marco de aluminio de 6 m por 6 m. El marco consta de una base cuadrada que se mueve hacia arriba a lo largo de cuatro vigas verticales durante el proceso de impresión a través de motores paso a paso , que se utilizan para mover repetidamente una longitud específica y luego mantenerse en su lugar, en cada viga. Abarcando todos los 6 m horizontales de la base hay un cabezal de impresora con 300 boquillas, cada una con una separación de 20 mm. El cabezal de la impresora está conectado a la base por una viga de aluminio que corre perpendicular al cabezal de la impresora. [5]
Proceso
Antes de que pueda comenzar el proceso de impresión real, se debe crear un modelo 3D del objeto que se va a imprimir en CAD , un software que permite al diseñador crear modelos 3D en una computadora. Una vez terminado el modelo, el archivo CAD se envía al cabezal de la impresora. El proceso de impresión comienza cuando una capa de arena de 5 a 10 mm de espesor, mezclada con óxido de magnesio sólido (MgO), [6] es distribuida uniformemente por el cabezal de la impresora en el área delimitada por el marco. El cabezal de la impresora divide el modelo 3-D en cortes 2-D. Luego, comenzando con el corte inferior, la cabeza se mueve a través de la base y deposita un líquido aglutinante inorgánico compuesto por una solución que incluye cloruro de magnesio , con una resolución de 25 DPI (1.0 mm). [7] El aglomerante y la arena reaccionan químicamente para formar un material de arenisca. El material tarda unas 24 horas en solidificarse por completo. El material se parece por composición al cemento Sorel .
Debido a que las boquillas están separadas por 20 mm, hay huecos que pueden necesitar ser rellenados. Para llenar estos espacios y asegurar que la arena esté uniformemente expuesta a la carpeta, un pistón eléctrico en la viga que sostiene el cabezal de la impresora fuerza al cabezal de la impresora a cambiar en la dirección perpendicular a la dirección de movimiento de la impresora. Se necesitan cuatro trazos de D-Shape hacia adelante y hacia atrás para terminar de imprimir una capa. Una vez terminada una capa, los motores paso a paso en las vigas verticales mueven la base hacia arriba. Desde el marco hueco justo encima del cabezal de la impresora, se distribuye arena nueva, que se rellena cíclicamente, en el área del marco para crear la siguiente capa. [8] Durante la impresión, el exceso de arena actúa como soporte para la arena solidificada y también se puede reutilizar en impresiones posteriores. El proceso de impresión es continuo y se detiene solo cuando la estructura deseada está completamente impresa.
Una vez que la impresora termina su trabajo, la estructura final debe extruirse de la arena. Los trabajadores usan palas para sacar el exceso de arena y revelar el producto final. El óxido de magnesio mezclado con la arena hace que la arena se convierta en un participante activo en lugar de inerte durante la reacción con el aglutinante. Si la arena fuera inerte, el material resultante sería más parecido al hormigón en el sentido de que la arena estaría unida solo ligeramente, pero debido al MgO, el producto final es un material similar al mineral con una estructura microcristalina . En comparación con el hormigón, que tiene poca resistencia a la tensión y, como resultado, necesita refuerzo de hierro, las estructuras de D-Shape tienen una resistencia a la tensión relativamente alta y no requieren refuerzo de hierro. [9] Se informa que todo el proceso de construcción toma una cuarta parte del tiempo y de un tercio a la mitad del costo [10] que se necesitaría para construir la misma estructura con medios tradicionales utilizando cemento Portland , el material que se usa actualmente en la construcción de edificios. . [11]
Premios y logros
Concurso de construcción de la ribera de Nueva York
En el otoño de 2012, D-Shape participó en el NYC Waterfront Construction Competition organizado por la Corporación de Desarrollo Económico de la Ciudad de Nueva York (NYCEDC) en el que los competidores tuvieron que crear una solución innovadora para ayudar a fortalecer los muelles y las estructuras costeras en deterioro de la ciudad de Nueva York. La idea de D-Shape, llamada "Concreto digital", era tomar escaneos en 3D de cada pieza de muelle o infraestructura y luego imprimir una funda de soporte para cada pieza específica. D-Shape fue el ganador del primer lugar y recibió $ 50,000 por la idea, que se estima que ahorrará a la ciudad de Nueva York $ 2,9 mil millones. [12] [13]
Radiolaria
D-Shape creó con éxito la escultura impresa más alta, Radiolaria, en 2009. [14] Radiolaria, una escultura creada por el arquitecto italiano Andrea Morgante e inspirada en radiolarios , organismos unicelulares con intrincados esqueletos minerales, muestra la capacidad de D-Shape para imprimir grandes formas libres estructuras. La versión actual de la escultura es solo un modelo a escala de 3 x 3 x 3 m del Radiolaria de tamaño completo que se planea colocar en una rotonda en Pontedera, Italia. [15]
Futuro de D-Shape
Actualmente, Jake Wake-Walker y Marc Webb están trabajando en un documental, titulado The Man Who Prints Houses , sobre Enrico Dini y su invento. [16] Aunque D-Shape ha atraído la atención por sus capacidades de impresión, todavía es un trabajo en progreso. Si bien se ha acercado a imprimir una casa real imprimiendo un trullo , que es una pequeña cabaña de piedra, [17] la impresora aún necesita ser modificada para hacer realidad el sueño de Dini de imprimir edificios más grandes y complejos.
Bases lunares
Debido a las capacidades de D-Shape, la Agencia Espacial Europea (ESA) se ha interesado en utilizar la impresora para construir bases lunares. [18] La ESA está interesada en utilizar D-Shape para construir bases lunares a partir de regolito lunar , también conocido como polvo lunar, porque la impresora 3-D puede construir la base en el sitio sin intervención humana. Esto es ventajoso porque solo la máquina tendría que ser llevada a la luna, reduciendo así el costo de llevar materiales de construcción a la superficie lunar para crear las bases. D-Shape ha tenido éxito en la impresión de componentes para las bases lunares con un polvo lunar simulado, y también se ha sometido a pruebas que tienen como objetivo ver cómo funcionará la impresora en el entorno de la luna. [19]
Referencias
- ^ "Discovery Channel cubre la impresión 3D de DShape" . Youtube, DShape3DPrinting . Consultado el 21 de octubre de 2013 .
- ^ Cesaretti, Giovanni; Enrico Dini; Xavier de Kestelier; Valentina Colla; Laurent Pambaguian (enero de 2014). "Construcción de componentes para un puesto de avanzada en suelo lunar mediante una novedosa tecnología de impresión 3D". Acta Astronautica . 93 : 430–450. Código bibliográfico : 2014AcAau..93..430C . doi : 10.1016 / j.actaastro.2013.07.034 .
- ^ Dini, Enrico. "Método y dispositivo para la construcción automática de estructuras de conglomerado CA 2602071 A1" . Patentes de EE . UU . Consultado el 11 de noviembre de 2013 .
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- ^ Parsons, Sarah (17 de marzo de 2010). "Impresora 3-D crea edificios enteros a partir de roca sólida" . Hábitat . Consultado el 22 de octubre de 2013 .
- ^ Belezina, Jan (24 de febrero de 2012). "La impresora 3D en forma de D puede imprimir casas de tamaño completo" . Gizmag . Consultado el 21 de octubre de 2013 .
- ^ "D-Shape promete modernizar la costa de Nueva York utilizando tecnología de impresión 3D" . El Huffington Post . 3 de junio de 2013 . Consultado el 21 de octubre de 2013 .
- ^ "D-Shape gana el primer premio en el Concurso de Construcción de Waterfront de Nueva York" . 3ders.org . 12 de abril de 2013. Archivado desde el original el 13 de octubre de 2013 . Consultado el 20 de octubre de 2013 .
- ^ Quirk, Vanessa (12 de julio de 2012). "Cómo la impresión 3D cambiará nuestro mundo" . Arch Daily . Consultado el 20 de octubre de 2013 .
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- ^ Blagdon, Jeff (21 de febrero de 2012). "La empresa británica utiliza la impresión 3D para hacer edificios de piedra con arena" . The Verge . Consultado el 21 de octubre de 2013 .
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enlaces externos
- Discovery Channel en forma de D https://www.youtube.com/watch?v=RYaRUVTwIVc [1]