PRINTING ARCHITECTURE
Colofon
Product Presentatie 7X660
Innovaties in het gebruik van 3D-printen in de architectuur.
Docent: A.F.W.M. Davits Auteur: Amali,N. (Najib) 0676091 Eindhoven, Januari 2015 TU/e
Najib Amali 0676091 7X660 Product Presentation Semester A 2014-2015
INHOUDSOPGAVE 1. DE TOEKOMSTIGE BOUWMATERIAAL 5 2. CONTOUR CRAFTING 3. CONCRETE PRINTING
11 17
4. D-SHAPE 23 5. LITERATUURLIJST 29
4
HOOFDSTUK 1 DE TOEKOMSTIGE BOUWMATERIAAL Onder architecten is 3D printen meer en meer populair geworden in de afgelopen jaren. Hoewel een 3D-printer nog niet in elke kantoor wordt verwacht, zal dat waarschijnlijk in de loop der tijd veranderen. In het ontwerpproces zijn architecten veel tijd kwijt mede doordat er nog steeds handmatige schaalmodellen worden gemaakt met Styrofoam. Om een deel van deze kostbare tijd te besparen, nemen veel ontwerpers de 3D-printing mee in het ontwerpproces. De voornaamste reden is het feit dat een 3D-model, altijd een duidelijker beeld schept van de ruimtes in het ontwerp.
5
Tijd kost geld
Voordelen
Software
Hierdoor zijn er modellen te bouwen die groter zijn dan de afmetingen van de printer, maar kunnen ook bijvoorbeeld gebouwen worden geprint waarvan het dak of de gevel afneembaar zijn. Op die manier is het model ook van binnen te bekijken. Tegenwoordig is het ook mogelijk om in diverse kleuren te kunnen printen maar is nog niet volledig geoptimaliseerd.
Naast de tijdbesparende waarde van het afdrukken van 3D-modellen, kan het voordeel van deze druktechniek ook praktisch gebruikt worden. Het maakt architecten ook mogelijk om met complexere vormen aan de slag te gaan. Nederlandse architecten zijn momenteel bezig met een onderzoek naar deze 3D-druktechnieken voor complexe architectuurmodellen, maar ook als een echte bouwmethode voor in de nabije toekomst.
Het BIM-model moet onmiddellijk het 3D-printing bestand en daarbij ook alle tekeningen voor de aannemer om te gaan bouwen. Wijzigingen in een ontwerp kunnen daardoor zeer snel gaan op de computer zonder het te merken en bovendien een snelle 3D-print helpt het computer model beter te begrijpen.
6
Er zijn verschillende voordelen ten opzichte van een traditionele maquette: het is sneller en daarom ook goedkoper. Natuurlijk kan een architect ook een maquette achterwege laten en vertrouwen op een videopresentatie of een rendering, maar veel mensen vinden het prettig om een fysiek voorwerp te zien. Bovendien is het met de huidige printtechniek ook mogelijk om losse delen van een model te fabriceren.
7
Gooi het in de printer
Volledige vrijheid
Bedrijven zoeken naar de beperkingen van de uitvoer van stereolithography (STL) bestanden van gemeenschappelijke BIM en CAD- platforms. Deze bestanden worden als basis gebruikt voor het printen van de modellen en dienen geëxporteerd te worden van 3D programma’s zoals Autodesk 3DS Max, AutoCAD en Revit. Het belangrijkste is het maken van een groot model om zo aan klant te laten zien dat er meer nodig is dan alleen maar printen.
Zoals we kunnen waarnemen is 3D-printing nu al in staat van aanzienlijke waarde te zijn voor in het dagelijkse werk van een architect. Maar dit is schijnbaar het topje van de ijsberg, slechts een paar technieken zijn momenteel beschikbaar zijn voor desktop 3D-printen. In de komende jaren kunnen we uitgaan van veel verschillende technieken die beschikbaar worden gesteld voor meerdere doelgroepen.
Kwaliteit is alle tijd
Ervaren architecten stellen dat bedrijven dienen te schatten de tijd die nodig is om alle samenhangen taken van 3D-printen te kunnen uitvoeren. De hoeveelheid setup-tijd, prep-tijd, pre-printing tijd and postprinting tijd hangt af van hoe verfijnd je model wilt hebben. Een hoog kwaliteit presentatie model vraagt daarbij fijne assemblage technieken gecombineerd met een goed bewerkte STL-programma, kortom meer tijd.
8
Beperkingen
Een andere kwestie is wat er niet afgedrukt kan worden. Dunne plafonds, fijne dragers en delicate vormen kunnen breken door het gewicht van de gedrukte poeder zelf. In veel gevallen kan de renderende model kleine smalle detail vormen niet afdrukken die juist van essentie zijn voor het gebouwontwerp.
Met het lopende onderzoek naar deze printtechnieken en de juiste keuze van materialen, zullen architecten de mogelijkheid krijgen om meer en meer te kunnen ontwerpen. Zij zullen in staat zijn om te kunnen experimenteren met vormen die eerder ondenkbaar waren en zodoende te kunnen vertalen naar werkelijke structuren voor de bouw. Stel je eens voor hoe de wereld eruit zou zien als alle architecten en bouwkundige ingenieurs vrije gedachtes meteen kunnen uitvoeren. Nu de printers steeds goedkoper worden en ontwerpbestanden gratis online te vinden zijn, zal het productieproces democratiseren. Straks kan iedereen zelf zijn eigen schoenen, apparaten, werktuigen, onderdelen en gebruiksvoorwerpen printen.
9
Additive Manufacturing
Additive Manufacturing (AM) staat voor het produceren van producten of onderdelen die laag voor laag worden gebouwd. De informatie die hiervoor nodig is wordt rechtstreeks uit het digitale ontwerp gehaald. Momenteel zijn er 3 belangrijke grootschalige AM- methoden gericht op de bouw: Contour Crafting, Concrete Printing en D-Shape. Deze drie werkwijzen hebben bewezen in staat te zijn grootschalige componenten te kunnen produceren, potentieel voor constructieve bouwtoepassingen.
HOOFDSTUK 2 CONTOUR CRAFTING
Contour Crafting werd in 1998 ontwikkeld door Behrokh Khoshnevis aan de University of Southern California. Aan de hand van de opkomende 3D-printing, Khoshnevis pioniert in de ontwikkeling van de al bestaande productiemethode AM op een grotere schaal en de invoering ervan in de bouwsector. Zijn technologie functioneert zoals de Fused Deposition Modelling, in de manier waarop het extrudeerde materiaal door een mondstuk in een layer-by-layer mode. In plaats van kunststof, gebruikt het beton als bouwmateriaal.
Contour Crafting en Concrete Printing kunnen beide worden gecategoriseerd als op extrusie gebaseerde AM methoden, wat betekent dat ze beide gebruik maken van een extrusie techniek om nat te bouwen materiaal op de gewenste locaties te storten. Deze extrusie gebaseerde methoden zijn sterk afhankelijk van hun mix-design. D-shape onderscheidt zich van de overige twee AM methoden door toepassing van op poeder gebaseerde methode. In de volgende hoofdstukken zal de nadruk liggen op de toepassing van de drie methoden, waarin de printer en de materiaaleigenschappen wordt behandeld.
10
11
Printergrootte
Enkel mondstuk
De Contour Crafting printer bestaat uit een mondstuk, dat door middel van een systeem in staat is te bewegen in XYZ richting. Transformatie in de X-richting is mogelijk doordat het frame op de rails is gemonteerd. De gantry-system biedt beweging in YZ-richting. De maximale grootte van een afdrukbaar object wordt bepaald door de breedte en hoogte van de printer frame en de lengte van de rails. De afmetingen van de printer worden niet gespecificeerd, maar een indruk van de schaal is in figuur 2.1 te zien.
Contour Crafting wordt gekenmerkt door zijn grote mondstuk breedte van 15 mm diameter. Het garandeert dikke lagen en minimaliseert productie tijd. Een tweede onderscheidend kenmerk is de kant waar de troffel aangebracht wordt aan het einde van het mondstuk. Deze troffel is de grens voor het extrusie-materiaal dat een hoge kwaliteit afwerking creëert. De bovenste troffel bevat het geëxtrudeerde materiaal zodat een constante laag hoogte kan worden bereikt. In figuur 2.3 wordt een schematisch voorbeeld gegeven van de extrusiekop met de troffels. De oriëntatie van de troffel kant kan worden veranderd door een regelmechanisme, waar de mogelijkheid ontstaat om hoekige doorsnedes te kunnen afdrukken.
Mobiliteit
Contour Crafting toont aan dat de printer is ontworpen om te worden verplaatst, wat ten goede komt op de bouwplaats bijvoorbeeld. Er kan dan per direct worden afgedrukt op het terrein in plaats vanuit het kantoor. Eerdere concepttekeningen laten zien dat een frame is gemonteerd aan een voertuig en deze inzetbaar is. Meer recente beelden tonen een versie va neen balkframe zonder de hechtheid ervan aan een voertuig, weergegevn in figuur 2.2. De printer heeft een licht gewicht, zodat transport en montage door een kleine bemanning kan worden uitgevoerd.
Figuur 2.3 - Enkel mondstuk assemblage.
Figuur 2.1 - The Contour Crafting gantry systeem.
In 2004 werden er ontwikkelingen gedaan voor een ander type mondstuk speciaal voor grootschalige bouwprojecten. Twee identieke mondstukken worden gecombineerd om de contouren van een wand te vervaardigen. Een derde mondstuk in het midden vult de gehele holte met een vulling. Een voorbeeld wordt getoond in figuur 2.4. Een meer recente techniek maakt gebruik van twee dezelfde spuitmonden voor de contouren van een muur. In plaats van een stevige vulling, produceert het een gegolfde interne structuur.
Figuur 2.2 - Printer frame bevestigd aan een voertuig.
12
Meerdere mondstukken
Figuur 2.4 - Zes assen mondstuk.
13
Nieuwe ontwikkelingen
Materiaal
Een toekomstige kundigheid zal zich richten op een andere aanpak van het produceren van niet-ondersteunde dakconstructies. Deze ontwikkeling is geïnspireerd door de oude techniek van het construeren van koepels en gewelven. Verbeteringen zullen worden gemaakt voor meer flexibele mondstuk positioneringen.Een ander materiaal zal in staat zijn een extrusie pad stellen, zoals geïllustreerd in figuur 2.5. Andere ontwikkelingen zullen zich richten op het verbeteren van de efficiëntie van de Contour Crafting proces. Bij het vervaardigen van meerdere woningen of structuren met grotere plattegronden zal het interessant zijn om een systeem te ontwikkelen dat werkt met meerdere printknoppen, gezien de bouwtijd en overige kosten.
Figuur 2.6 - Een systeem dat met meerdere printers functioneert.
14
Figuur 2.5 - Contour Crafting benadering voor dakconstructies.
Als bouwmateriaal maakt Contour Crafting gebruik van een betonmengsel. Het natte materiaal dat gebruikt wordt in het extrusieproces heeft vier kenmerkende eigenschappen. Het moet zich in een vlotte en betrouwbare wijze bewegen door het leveringssysteem van de printer; de pumpability. Dezelfde gladheid en betrouwbaarheid zijn vereist bij de depositie apparaat, wat bekend staat als de printability. Als derde belangrijke eigenschap, moet het materiaal een bepaalde buildability hebben om weerstand te bieden tegen vervorming onder belasting. Het laatste kenmerk is de open time; dit wordt beschouwd als de periode waarin de hiervoor genoemde functies consistent zijn binnen bepaalde toleranties.
Geen mens meer nodig
Behrokh Khoshnevis ontwierp een extra functie voor het vervaardigen van volledige woningen. De gelaagde Contour Crafting techniek gecombineerd met een robot picking en een geïntegreerd positioneerarm in dezelfde raamwerk. Deze arm wordt gebruikt voor het oppakken van lateien en balken op de afgedrukte wandconstructies. Een dun paneel kan deze balken bevestigen. Op de top van dit paneel kan het gelaagde druk proces zich voortzetten.
Toepassingen van Contour Crafting
Contour Crafting hoge vormvrijheid geeft een hoger percentage aan de flexibiliteit van een architectonisch ontwerp. Leidingen voor sanitair en bedrading kunnen meegenomen worden in de ontwerpfase, zodat openingen zijn ingebed in de gelaagde productieproces.
Figuur 2.8 - Robot picking.
Figuur 2.7 - Een systeem dat met meerdere printers functioneert.
15
Printen op de maan
16
CONCRETE PRINTING
In 2006 is de ontwikkeling gestart van de productiemethode Concrete Printing op de Loughborough University in het Verenigd Koninkrijk. De Freeform Construction researchteam heeft een multidisciplinaire achtergrond in de materiaalkunde, CAD, architectuur en de bouwtechnologie. Dit onderzoek is gefinancierd door de Britse regering en partijen uit de bouwsector. Concrete Printing kan worden gecategoriseerd als een Fused Deposition Modelling techniek. De werkwijze werkt met een selectieve afzetting van een extrusie materiaal, gebonden aan twee opeenvolgende lagen aan elkaar.
NASA heeft interesse getoond in Contour Crafting en sinds 2011 begon de financiering van het onderzoek voor de toepassing van Contour Crafting op de maan. De techniek is vooral veelbelovend voor lunar application , want het biedt mogelijkheden voor autonome werking met in-situ middelen, waardoor de mogelijkheid van de bouw op de maan realistisch wordt. Er wordt daarbij onderzoek gedaan naar het gebruik van een nieuw materiaal voor Contour Crafting; Regolith een hoge sterkte beton op basis van maanoppervlak materiaal.
Figuur 2.9- Lunar Contour Crafting.
HOOFDSTUK 3
Figuur 2.10- Lunar Contour Crafting.
17
Printer
Wonder Bench
Het prototype printer heeft een frame met de afmeting van 5,4 meter lengte met 4,4 meter breedte van 5,4 meter hoogte. Het mondstuk heeft een kleine diameter van 9 mm en de afdruksnelheid is ingesteld op 5 meter per minuut. Concrete Printer heeft geen spaan bevestigd op de pijp waardoor het een geribbeld buitenoppervlak heeft.
Dit model wordt gesneden in 128 lagen met een vooraf bepaalde dikte van 6 mm. Het Wonder Bench werd bedrukt met een gemiddelde tijd van 20 minuten per laag. Met specifieke software kan een printing path worden genereerd voor elke laag. De meest ideale situatie is wanneer de printingpath continu is. Wanneer het extrusiemateriaal wordt onderbroken, kan een over- of onderloop van het materiaal optreden. Printpath optimalisatie wordt dan toegepast om dit effect te en de printtijd reduceren tot wel 30%. Nadat een geoptimaliseerde printingpath wordt gegenereerd, wordt het bestand geconverteerd naar een afdruk baar script (G-code) , zodat het kan worden gelezen door de printer.
Nabewerking
Voor de fysieke Concrete Printing proces start, begint het bij een 3D CAD-model van een ontworpen gebouwonderdeel. In figxx is er een voorbeeld gegeven van een ontworpen component genaamd Wonder Bench. Zijn architectonische vorm is gekozen om de mogelijkheden en ontwerpvrijheid van Concrete Printing aan te tonen. Op het breedste gedeelte meet de bank een breedte van 0.9 m. Het heeft een lengte van 2,0 m, een hoogte van 0,8 m en weegt ongeveer 1000kg.
18
Figuur 3.1 - Printer Frame.
Figuur 3.2 - Printer Frame.
Levering
De Concrete Printer heeft een discontinu materiaal leveringssysteem. Een hopper is gemonteerd bovenop de afgifte apparaat dat functioneert als een buffer. Zodat het materiaal in deze buffer een bepaald niveau bereikt, moet de hopper weer worden aangevuld bij het oplaadpunt. Dit gebeurt door een vulling die zich bevindt aan de buitenzijde van de printer frame. Zodra de hopper gevuld is, zal de afgifte apparaat teruggaan naar de druktafel en wordt het afdrukken voortgezet. De opbouw materiaal wordt geleverd in kleine hoeveelheden en het levering pad wordt kort gehouden om zo van de juiste materiaaleigenschappen verzekerd te zijn.
19
Materiaal
Sterktespecie
Materiaal Mix ratio (kg/m3) Zand 1241 Cement 579 Vliegas 165 Silicastof 83 Water 232
Verschillende ladingrichtingen resulteren in verschillende sterkteuitvoeringen van een gedrukte object. Aan de University of Loughborough werden tests uitgevoerd op materiaaleigenschappen zoals dichtheid en trek-druksterkte. Tests tonen aan dat de dichtheid van de optimale mix hoger is wanneer het goed wordt afgedrukt dan die van een gegoten betonspecie mal, namelijk 2350 kg/m3 respectievelijk 2250kg/m3. Dit wordt veroorzaakt door het zachte trillen van de hopper en het plaatsingssysteem te extruderen van het beton onder een bepaalde druk.
Omdat Concrete Printing voorwerpen vervaardigt door een nat materiaal extrusieproces, hangt de toepasbaarheid af van het materiaalmengsel. De prestaties van de betonspecie is afhankelijk van de extrudability en buildability , wat in direct verband staat met de workability en de open time. De basis betonmengsel voor Concrete Printing bestaat uit;
De grootte van het zand was beperkt tot een maximum van 2 mm door het kleine mondstuk wat een diameter heeft van 9 mm. Experimenten werden uitgevoerd voor dit basismengsel om de mogelijke configuratie met betrekking tot extrudeerbaarheid vinden. In een later stadium werden vezels, superplacticiser, retarder en een versneller toegevoegd om een hoogwaardig bouwmateriaal te kunnen maken.
Doseringen van deze additieven werden gevarieerd om de optimale extrudeerbaarheid, bouwbaarheid, werkbaarheid en de open tijd. Experimenteren met vezels resulteerde in een polypropyleen microvezel, toegevoegd aan het betonmengsel in een dosering van 1,2 kg/m3. Deze vezels hebben een lengte van 12 mm en een diameter van 0,18 mm.
Open tijd
De tijd tussen het afdrukken van twee opeenvolgende lagen wordt de open tijd genoemd. Tests tonen aan dat wanneer de open tijd minder was dan 15 minuten, dat de in-layer-binding een hogere treksterkte heeft dan de capaciteit van het materiaal zelf. Wanneer de tijd tussen de 2 lagen de 15 minuten overschrijdt, bleek dat alle testmonsters niet de binding creëerde tussen de oude en nieuwe laag. Uiteindelijk kan dit vertaald worden naar een printtijd van maximaal 15 min/dag.
Versterking
Wapening kan niet alleen toegepast worden door het toevoegen van vezels aan het betonmengsel. Een andere methode wordt mogelijk gemaakt door deze Additive Manufacturing methode. Post-tensioning wapening kan worden ingepast in vides die zijn geïntegreerd in onderdelen van een ontwerp. Deze strategie wordt gedemonstreerd in de vervaardigde Wonder Bench.
Figuur 3.5 - Voor aanvang van proces.
Figuur 3.6 - Resultaat. Figuur 3.3 - Mechanische eigenschappen specie.
20
21
Secundaire ondersteuning
Aan de University van Loughborough is printen met 2 verschillende materialen getest. Naast de materiaal gebruikt voor het printen van de hoofdstructuur, werd een tweede materiaal gebruikt voor de ondersteuning. Gips werd geselecteerd als draagmateriaal vanwege zijn eigenschappen. De kracht is laag genoeg om het een verwijder baar materiaal ervan te maken. De sterkte van gips is hoog genoeg om voldoende draagkracht van het gewicht van de hoofdstructuur te ondersteunen tijden het fabricageproces. Een voordeel van gips is dat het 100% recyclebaar is, waardoor het na verwijdering van de draagconstructie kan worden hergebruikt.
Tolerantie
Vervaardigen van een structuur met een nat bouwmateriaal kan verschillen veroorzaken tussen de oorspronkelijke CAD-model en de uiteindelijke afgedrukte structuur. Een laserscan techniek wordt dan getest om deze ongelijkheden te bepalen. De tests tonen aan dat de efficiëntie van deze surface-capture methode nog onvoldoende is.
HOOFDSTUK 4 D-SHAPE
D-Shape is een poeder op basis van Additive Manufacturing methode ontwikkeld door Enrico Dini, ook wel bekend als ‘de man die huizen print’. In 2004 patenteerde Dini het 3D full-size gelaagde afdruksysteem die hij ontwikkeld heeft. Later, in 2007, verbeterde hij de methode, door het gebruik van Epoxy hars te ontwikkelen tot een anorganisch chloride gebaseerd bindmiddel. Datzelfde jaar richtte Enrico Dini, Monolite UK Ltd op, een particuliere onderneming met als doel het commercialiseren van D-Shape en het op de markt brengen. Dini begon samen te werken met het European Space Research and Technology Centre, een onderzoek naar de productie van bouwelementen met behulp van D-shape met lunarsoil als bouwmateriaal.
Figuur 3.7 - Proces van laserscantechniek op een stervormige CAD-model.
22
23
Printerframe
De D-Shape printer werkt als een grote schaal inkjet plotter, maar in plaats van inkt op papier geeft het een vloeistof af op een laag fijn korrelig materiaal. D-Shape werd oorspronkelijk ontworpen als een off-site productieproces, maar kan ook on-site worden gebruikt. De printer bestaat uit een groot lichtgewicht aluminium constructie, voor een eenvoudige setup en transport. Het frame is gemaakt van vier tot de grond bevestigde kolommen zoals weergegeven in figuur 4.1. Een rechthoekig frame in het XY-vlak wordt gemonteerd op deze kolommen. Deze horizontale frame heeft 4 stappenmotoren zodat de beweging over de kolommen in de Z-richting gaan. Het belangrijkste onderdeel van de printer is een bundel met een 6 meter overspanning, bevestigd aan het horizontale frame. Deze bundel heeft 300 mondstukken eraan verbonden en fungeert dus als de printkop van het apparaat. De afstand tussen de mondstukken bedraagt 20 mm, waardoor de bedrukking domein 6 meter is.
Figuur 4.1 - D-Shape printer doorsnede.
24
25
Figuur 4.2 - Het drukproces.
Figuur 4.3 - Het leveringsproces.
Nabewerking
Voor het drukproces wordt er een 3D-CAD model van de structuur gemaakt. Het volgende stap is het model snijden op een vooraf bepaalde verticale afstand dat overeenkomt met de dikte van de D-shape printlaag. Momenteel de dikte van de D-shape printlaag kan varieren van 5 tot 10 mm. Toekomstige verwachtingen zijn de ontwikkelingen in de richting van een kleinere dikte van 3 mm wat resulteert in een hogere afdrukkwaliteit. De meervoudige vlakke doorsneden zijn ingebed met informatie van gevulde en lege vlakken. Wanneer een doorsnede de ontworpen structuur snijdt, worden de oppervlakken gevuld; de omgeving van de structuur blijft leeg. De verschillende secties worden gesorteerd van het laagste gedeelte tot de bovenste, zodat ze opeenvolgend worden verzonden naar de printer. Figuur 4.2 toont het ontwerp-productieproces van een D-Shape gedrukte structuur genaamd Radiolaria.
26
Levering
De eerste stap is het drukproces van de levering van het eerste laag korrelvormige materiaal. Dit wordt gedaan door de printer te ondersteunen met een vakwerkligger. Deze bundel is inwendig hol en gevuld met fijne poeder bouwmateriaal. Met de beweging, een scherp mes aan deze bundel verwijdert het overtollige poeder van een nieuwe laag. Cilindrische rollen aan deze bundel drukken het korrelvormige materiaal waardoor een homogene samengestelde laag ontstaat. Nadat de eerste laag wordt afgezet en gemanipuleerd, kan het vloeibare bindmiddel worden toegevoegd. Dit gebeurt door het gebruik van 300 mondstukken. De balk met de verbonden mondstukken beweegt horizontaal. Volgens het printbestand, zullen de mondstukken vloeibare bindmiddel spuiten op de onderdelen vastgezet moeten worden.
Proces
De kloof tussen de mondstukken bedraagt 20 mm en de gemiddelde diameter van een druppel is 5 mm. Daarom kan één laag niet volledig worden afgedrukt in één printsessie. De mondstukken zijn ontworpen om te kunnen bewegen in de Y-richting, de richting dat evenwijdig aan de balk bevestigd is. Dit vergroot immers het druk domein van de sproeiers. Nadat de eerste printsessie in een laag voltooid is, zullen de mondstukken verplaatsen in Y-richting. Wanneer het ontwerp erom vraagt, wordt de volgende afdruksessie binnen in die laag begonnen. Na voltooiing van een laag, wordt het horizontale frame verplaatst naar de erboven. Dit leveringsproces herhaalt zich totdat de laatste laag wordt gefabriceerd.
27
Lunar D-Shape
ESA begon met de financiering van een onderzoek in 2009, met als doel de mogelijkheden onderzoeken naar het gebruik van D-Shape op de maan. D-Shape is een bijzonder interessante methode vanwege de mogelijkheden van het werken met in-situ materialen en het heeft haar vermogen om effectief grootschalige structuren te printen in één drukproces. Het gebruik van lokale materialen heeft de voorkeur boven het transport van prefab structuren van de aarde naar de maan. Verder onderhoud procedures zouden moeilijker uit te voeren zijn op de bouwplaats. De belangrijkste uitdaging bij het bouwen van een maan-habitat voor de menselijke overlevering, is om de inwoners te beschermen tegen micrometeorieten en straling. Om deze bescherming te creëren dienen de wanden van de structuur voldoende dik gedrukt te zijn. Een levensvatbare wanddikte kan worden bereikt met een dikte tussen de 1000 en 2000mm. Een gedrukte opblaasbare kan gesitueerd worden aan de binnenzijde van de gedrukte structuur om een leefbare sfeer te vormen. Dit concept wordt geillustreerd in figuur 4.4.
LITERATUURLIJST
Tekst Koppel, J. & Dijck, S., 2013. Additive manufacturing of topological optimized beams. Afbeeldingen Koppel, J. & Dijck, S., 2013. Additive manufacturing of topological optimized beams. http://assets.inhabitat.com/wp-content/blogs.dir http://www.trendhunter.com/trends/3d-printed-building http://www.evolo.us/architecture/seatslug-first-3d-printed-bench-at-a-low-cost-rael-san-fratello-architects/ Figuur 4.4- Lunar D-Shape nederzetting.
Het zou interessanter zijn om een kleinere 3D-printer te ontwikkelen, wanneer het gaat het om het vervoer naar de maan, de bouw en de mobiliteit van de printer op de maan. Verdere onderzoek moet worden gedaan naar de opeenhopingen van de materialen rondom en binnen de gebouwde structuur.
28
29
