Tập đoàn Shimizu đã phát triển công nghệ sử dụng công nghệ in 3D phun vật liệu để tự động in các bộ phận kết cấu gia cố bằng các thanh cốt thép tích hợp. Cánh tay robot, có thể di chuyển giống như cánh tay con người, được điều khiển và thực hiện từng quy trình theo trình tự, bao gồm bơm vật liệu vào các thanh cốt thép được lắp ráp sẵn, hoàn thiện bề mặt và đo lường thành phẩm. Trong thử nghiệm trình diễn, chúng tôi đã in thành công một thành phần cột (kích thước mặt cắt ngang: 510 mm x 210 mm, chiều cao: 1,5 mét) với sai số cộng hoặc trừ 5 mm trở xuống.
Hình dạng hoàn thiện của các bộ phận kết cấu gia cố (từ tài liệu thông cáo báo chí)
Vào năm 2019, công ty đã phát triển Rakutum, một loại vật liệu composite xi măng gia cố bằng sợi để in 3D loại ép đùn, với mục đích thương mại hóa tính năng in 3D cho xây dựng và đã sử dụng nó trong các dự án xây dựng và kỹ thuật dân dụng. Do khuôn ép đùn vật liệu đùn vật liệu in ngay bên dưới vòi phun và xếp chồng lên nhau các lớp nên các thanh cốt thép dọc không thể được tích hợp vào mô hình, gây khó khăn cho việc lập mô hình trực tiếp các bộ phận kết cấu được gia cố.
Công ty tập trung vào công nghệ in 3D phun vật liệu, tạo ra vật thể bằng cách phun vật liệu in từ vòi phun bằng khí nén. Chúng tôi đã phát triển công nghệ in các bộ phận kết cấu gia cố bằng cách phun vật liệu in mới được phát triển để ép phun từ ngoại vi bên ngoài của thanh cốt thép.
Sử dụng máy in 3D dạng cánh tay robot, vật liệu in được phun theo đường chéo xuống dưới từ một vòi ở đầu cánh tay robot xoay quanh chu vi bên ngoài của thép gia cố. Sau khi lấp đầy bên trong cốt thép, các tổ hợp vật liệu in bề mặt khác nhau được phun lên toàn bộ lớp bề mặt. Cánh tay robot xử lý mọi việc từ làm phẳng bề mặt bằng bay đến đo thành phẩm bằng chức năng quét 3D.
Các vật thể được chế tạo bằng công nghệ này cũng có hiệu suất kết cấu tuyệt vời. Kết quả thí nghiệm tải trọng lên các cấu kiện dầm cho thấy cường độ và độ bền kết cấu bằng hoặc cao hơn cấu kiện RC thi công bằng phương pháp thi công thông thường. Trong tương lai, chúng tôi sẽ hướng tới cải tiến vật liệu và cải tiến công nghệ cảm biến robot, cải thiện độ chính xác của khuôn và thiết lập công nghệ in cho các hình dạng phức tạp. Phát triển công nghệ sẽ được thúc đẩy nhằm áp dụng nó vào việc sửa chữa và gia cố các công trình hiện có và phục hồi khẩn cấp.
