Design-for-manufacture of 3D concrete printed structural composites (DfM:3DCP)

3D 混凝土打印结构复合材料的设计制造 (DfM:3DCP)

基本信息

  • 批准号:
    EP/S019618/1
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 112.04万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    英国
  • 项目类别:
    Research Grant
  • 财政年份:
    2019
  • 资助国家:
    英国
  • 起止时间:
    2019 至 无数据
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The development and modernisation of UK infrastructure requires the ubiquitous use of concrete, but conventional casting methods are inefficient, inflexible and dangerous. The UK Industrial Strategy White Paper identifies that the UK has insufficient skilled labour to undertake the next 10 to 20 years of essential infrastructure development, to deliver the £600Bn National Infrastructure and Construction Pipeline. Hence, the development of world-leadership in automation of key parts of the construction supply chain is critical. 3DCP removes the need for conventional moulds or formwork, by precisely placing and solidifying specific volumes of cementitious material in sequential layers under a computer controlled positioning process. This represents a radical 'mould-breaking' change, that challenges the implicit mind-sets of architects and engineers, where for millennia casting has required moulds, which in turn constrain the form, geometry and variety of building components and systems. 3DCP technology implicitly binds design and manufacture in contrast to current practice where designers and constructors are separated organisationally, institutionally and professionally. 3DCP is creating worldwide interest from the construction sector and lends itself to using readily available robotic arms as positioning tools for clever material deposition devices, which enable the manufacture of components to be digitally driven.However the required pull into commercialisation requires architects and engineers to engage their clients with designs suitable for the manufacturing process. However the underlying science as it relates to concrete composite materials simply does not exist. This project will be the first in the world to systematically investigate the interrelationships between rheology, process control, design geometry and reinforcement design in relation to there impact on the hardened properties of the final material. The project goes further and makes the first steps towards encoding the rules learnt into a software environment that will seed the development of new design software in the future.
英国基础设施的发展和现代化需要无处不在的混凝土使用,但是传统的铸造方法效率低下,稳定和危险。英国工业战略白皮书表明,英国没有足够的熟练实验室来进行接下来的10到20年的基础设施发展,以提供600亿英镑的国家基础设施和建筑渠道。因此,在建筑供应链关键部分的自动化方面的世界领导权发展至关重要。 3DCP通过在计算机控制的定位过程中精确地放置并凝固在顺序的层中,消除了对常规模具或模板的需求。这代表了一种激进的“伪造”变化,这挑战了建筑师和工程师的隐式思维方式,在那里,几千年的铸造都需要模具,从而构成了形式,几何形式,几何以及建筑组件和系统的多样性。 3DCP技术与当前的实践相比,隐式地结合了设计和制造,在当前的实践上,设计师和构造函数在机构,制度和专业上分开。 3DCP正在从建筑业中产生全球兴趣,并借给使用随时可用的机器人臂作为智能材料沉积设备的定位工具,这使得组件的制造能够以数字方式驱动。但是,所需的商业化需要使建筑师和工程师通过适合制造过程的设计与客户吸引。但是,与混凝土复合材料有关的基本科学根本不存在。该项目将是世界上第一个系统地研究流变学,过程控制,设计几何形状和增强设计之间的相互关系的项目。该项目走得更远,并迈出了将所学规则编码为将来将在未来开发新设计软件开发的软件环境中的第一步。

项目成果

期刊论文数量(10)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
CCR digital concrete 2022 SI: Editorial
CCR 数字混凝土 2022 SI:社论
  • DOI:
    10.1016/j.cemconres.2022.106839
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    11.4
  • 作者:
    Buswell R
  • 通讯作者:
    Buswell R
Precision manufacture of concrete parts using integrated robotic 3D printing and milling
使用集成机器人 3D 打印和铣削精密制造混凝土零件
Milling a cement-based 3D printable mortar in its green state using a ball-nosed cutter
使用球头铣刀铣削未加工状态的水泥基 3D 打印砂浆
  • DOI:
    10.1016/j.cemconcomp.2021.104266
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    10.5
  • 作者:
    Dobrzanski J
  • 通讯作者:
    Dobrzanski J
Third RILEM International Conference on Concrete and Digital Fabrication - Digital Concrete 2022
第三届 RILEM 国际混凝土和数字化制造会议 - Digital Concrete 2022
  • DOI:
    10.1007/978-3-031-06116-5_68
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Kolawole J
  • 通讯作者:
    Kolawole J
A process classification framework for defining and describing Digital Fabrication with Concrete
  • DOI:
    10.1016/j.cemconres.2020.106068
  • 发表时间:
    2020-08-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    11.4
  • 作者:
    Buswell, R. A.;da Silva, W. R. Leal;Roussel, N.
  • 通讯作者:
    Roussel, N.
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Biases in life cycle assessment of circular concrete
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  • 期刊:
  • 影响因子:
  • 作者:
    Alireza Habibi;Omid Bamshad;Abooali Golzary;Richard Buswell;Mohammed Osmani
  • 通讯作者:
    Mohammed Osmani

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