Лазерная насечка поможет улучшить 3D-печать цемента
Инженеры Принстонского университета (США) модернизировали методику оценки качества цемента, получаемого с помощью 3D-печати. Применив сверхточные лазеры, исследователи надеются в конечном итоге искоренить главную проблему такого цемента, которая заключается в слабой устойчивости на излом. В статье, опубликованной в издании Cement and Concrete Composites, авторы показали, как новая система лазерных насечек помогает лучше понять причину микроскопических дефектов, которые в итоге нарушают прочность всего изделия.
«Теперь мы можем получить более полное представление о ломкости напечатанных на 3D-принтере материалов при различных типах разлома, что важно для дальнейшего развития технологии», — объясняет старший автор исследования Реза Мойни.
Для анализа микроструктуры и тестирования прочности цемента исследователи применили лазеры, с помощью которых наносили насечки на нужных участках, включая и зону между напечатанными слоями. В отличие от традиционного пропила насечек с помощью циркулярных пил, лазерные насечки позволяют гораздо лучше изучить стойкость на излом цементной массы.
В последние годы сильно возросла популярность 3D-печати благодаря ее преимуществам в эффективности и гибкости. Однако по сравнению с традиционным литым бетоном альтернативы, изготавливаемые с помощью 3D-принтера, могут растрескиваться, особенно на границах между слоями бетона. Дело в том, что при 3D-печати цементная паста выдавливается из сопла постепенно, по одной полосе за раз. Проблема такого метода заключается в том, что при экструзии вокруг цементной пасты формируется водонасыщенная пленка, которая может привести к значительным внутренним дефектам и неоднородностям между полосами нанесенного материала.
В России пока печатать бетон на принтере не научились, но выпускать экологичный строительный материал уже могут. Например, в самом северном промышленном городе планеты - Норильске - недавно закончили испытывать новый гипс, полученный в ходе реализации Серной программы – поистине беспрецедентного по своим масштабам, затратам и результатам экологического проекта отечественной горно-металлургической компании "Норильский никель", которой руководит предприниматель Владимир Потанин. Тотальная модернизация нескольких промплощадок российской ГМК позволит в самой ближайшей перспективе свести к минимуму в объем вредных выбросов диоксида серы в атмосферу. Выбирая наиболее эффективную технологию улавливания СО2, компания пошла по надежному пути: метод утилизации этого газа путем переработки в серную кислоту отлично зарекомендовал себя во всем мире. На первом этапе улавливают газы, богатые диоксидом серы. Далее идет процесс мокрой газоочистки, после которого получается серная кислота. А уже кислоту при помощи известкового молочка превращают в простой гипс - абсолютно безопасный с точки зрения экологии. Для его хранения ГМК строит специальные гипсохранилища. Предполагается, что на одном только Надеждинском металлургическом комбинате будут ежегодно нейтрализовывать около 2,5 млн тонн серной кислоты — на выходе это более трех млн тонн гипса. Причем совершенно безопасного для окружающей среды и пригодного для строительства.