ES2873775T3 - Producción generativa de cuerpos moldeados a partir de materiales curables - Google Patents

Producción generativa de cuerpos moldeados a partir de materiales curables Download PDF

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Abstract

Procedimiento para producir un cuerpo moldeado (10) a partir de un material curable (23), en particular a partir de una composición de aglutinante mineral; donde el material curable se aplica de manera estratificada en un procedimiento generativo, en particular en un procedimiento generativo en espacio libre, mediante un cabezal de impresión (20) que puede moverse en al menos una dirección espacial, y donde el ritmo de aplicación del material curable y el desarrollo de la resistencia del material curable a lo largo del tiempo se coordinan entre sí, caracterizado por que la velocidad de movimiento del cabezal de impresión se ajusta en función de una longitud de un tramo que el cabezal de impresión debe recorrer en un estrato (11, 12, 13, 14) actual del cuerpo moldeado mientras descarga material curable.

Description

DESCRIPCIÓN
Producción generativa de cuerpos moldeados a partir de materiales curables
Campo técnico
La invención se refiere a un procedimiento para producir un cuerpo moldeado a partir de un material curable, en particular a partir de una composición de aglutinante mineral, aplicándose el material curable de manera estratificada en un procedimiento generativo, en particular en un procedimiento generativo en espacio libre, mediante un cabezal de impresión que puede moverse en al menos una dirección espacial. Otro aspecto de la invención se refiere a un dispositivo para la producción generativa de un cuerpo moldeado a partir de un material curable, así como al uso de tal dispositivo para la producción de cuerpos moldeados a partir de aglutinantes minerales o composiciones de aglutinante mineral, en particular composiciones de hormigón y/o mortero.
Estado de la técnica
La producción de cuerpos moldeados mediante procedimientos de fabricación generativos es cada vez más importante en todas las áreas de la tecnología. El término "procedimiento de fabricación generativa" o "fabricación generativa" indica, a este respecto, procedimientos en los que se crea un objeto espacial o un cuerpo moldeado mediante deposición, aplicación y/o solidificación espacial dirigida de material.
A este respecto, la deposición, aplicación y/o solidificación del material tiene lugar, en particular, con ayuda de un modelo de datos del objeto que se va a crear y en particular en capas o de manera estratificada. Cada objeto se produce normalmente a partir de una o más capas en el procedimiento de fabricación generativa. Habitualmente, para fabricar un objeto se utiliza un material amorfo (por ejemplo, líquidos, polvo, gránulos, etc.) y/o un material de forma neutra (por ejemplo, cintas, alambres), el cual se somete en particular a procedimientos químicos y/o físicos (por ejemplo, fusión, polimerización, sinterización, curado). Los procedimientos de fabricación generativa también se denominan "procedimientos de fabricación aditiva", "fabricación aditiva" o "impresión 3D", entre otras cosas.
El documento WO 2016/095888 A1 (Voxeljet AG) describe, por ejemplo, un procedimiento para producir piezas moldeadas tridimensionales mediante tecnología de construcción estratificada. Las piezas moldeadas se pueden utilizar, por ejemplo, como moldes de colada, en particular para procedimientos de colada de hormigón o polímero, o como esculturas o piezas de montaje. A este respecto, por medio de un estratificador se aplica material de construcción particulado a un campo de construcción en un espesor de estrato definido y se aplica líquido aglutinante selectivamente sobre el material de construcción a través de un cabezal de impresión, polimerizándose el líquido aglutinante debido a un activador incorporado en las partículas. Después, el campo de construcción se baja el espesor de estrato o el estratificador se eleva el espesor de un estrato y se producen más estratos de la misma manera hasta que se crea la pieza moldeada deseada. Tales procedimientos de impresión basados en lecho de polvo son adecuados para determinadas aplicaciones, pero a menudo son relativamente complejos y se limitan a materiales especiales.
En el sector de la construcción, también se ha intentado desde hace algún tiempo producir elementos constructivos geométricamente exigentes como, por ejemplo, elementos de hormigón, con procedimientos generativos. Si bien esto es posible hasta cierto punto, las propiedades físicas y químicas de las mezclas de hormigón dificultan, sin embargo, enormemente la producción generativa de cuerpos moldeados a partir de hormigón. Debido a la cinética durante el proceso de curado y a las propiedades tixotrópicas de las composiciones de hormigón, la velocidad de producción de elementos de hormigón con procedimientos de producción generativos es, en particular, muy limitada. Por lo tanto, sigue existiendo la necesidad de soluciones nuevas y mejoradas que superen en la medida de lo posible las desventajas mencionadas anteriormente. El documento US 2009/101278 A1 divulga un procedimiento según el preámbulo de la reivindicación 1 y un dispositivo según el preámbulo de la reivindicación 14.
Exposición de la invención
Por tanto, el objetivo de la presente invención es crear procedimientos mejorados para la producción dirigida de cuerpos moldeados. En particular, los procedimientos deberán permitir que una producción eficaz, fiable y lo más rápida posible de cuerpos moldeados a partir de materiales curables, en particular a partir de composiciones de aglutinante mineral. Ello, si es posible, sin perjudicar la calidad o resistencia del cuerpo moldeado. Además, se deben proporcionar dispositivos apropiados que permitan alcanzar estos fines de manera eficaz.
Sorprendentemente, se ha descubierto que el objetivo de acuerdo con la invención se puede conseguir, por lo que respecta al procedimiento, mediante un procedimiento para producir un cuerpo moldeado a partir de un material curable de acuerdo con la reivindicación 1.
Por consiguiente, la solución consiste en un procedimiento para producir un cuerpo moldeado a partir de un material curable, en particular a partir de una composición de aglutinante mineral, donde el material curable se aplica de manera estratificada en un procedimiento generativo, en particular en un procedimiento generativo en espacio libre, mediante un cabezal de impresión que puede moverse en al menos una dirección espacial, y donde el ritmo de aplicación del material curable y el desarrollo de la resistencia del material curable a lo largo del tiempo se coordinan entre sí.
Como se ha mostrado, pueden producirse cuerpos moldeados a partir de materiales curables de manera fiable y con un tiempo mínimo mediante el procedimiento de acuerdo con la invención. El procedimiento también se puede utilizar universalmente y, si es necesario, se puede llevar a cabo con una amplia variedad de materiales curables, por ejemplo plásticos duroplásticos o composiciones de aglutinante mineral.
Sorprendentemente, también se ha mostrado que la calidad de los cuerpos moldeados producidos puede mejorarse en muchos casos debido al procedimiento de acuerdo con la invención. Sin estar ligado a una teoría, se supone que esto se debe a la coordinación de acuerdo con la invención del ritmo de aplicación y del desarrollo de la resistencia del material curable a lo largo del tiempo. En particular, esto permite mejorar globalmente la resistencia y la calidad del cuerpo moldeado.
La coordinación o sincronización de acuerdo con la invención entre el ritmo de aplicación y el desarrollo de la resistencia a lo largo del tiempo también permite una producción del cuerpo moldeado lo más rápida posible. Esto se debe a que no hay necesidad de tiempos de espera innecesariamente largos al aplicar estratos sucesivos. En los sistemas convencionales, normalmente se planifica un tiempo de espera después de cada estrato antes de aplicar el siguiente estrato, o se debe seleccionar un ritmo de aplicación reducido. A este respecto, el tiempo de espera o la reducción del ritmo de aplicación deben ser amplios e incluir suficientes reservas de seguridad, ya que no se tiene en cuenta el desarrollo de la resistencia del material curable a lo largo del tiempo, que depende de las condiciones ambientales. De lo contrario, existe en particular el riesgo de que los estratos del cuerpo moldeado que se encuentran debajo se deformen por la carga de los estratos aplicados por encima. Por un lado, esto conduce a un tiempo muerto, lo que ralentiza el procedimiento y, por otro lado, aumenta el riesgo de que se reduzca la resistencia o la calidad del cuerpo moldeado. El tiempo muerto asociado con los procedimientos convencionales puede, en cambio, eliminarse mediante la coordinación de acuerdo con la invención, sin riesgo de deformación de los estratos o sin perjudicar la adhesión entre estratos adyacentes.
Otros aspectos de la invención son objeto de otras reivindicaciones independientes. Formas de realización particularmente preferidas de la invención son objeto de las reivindicaciones dependientes.
Modos de llevar a cabo la invención
En un primer aspecto, la invención se refiere a un procedimiento para producir un cuerpo moldeado a partir de un material curable, en particular a partir de una composición de aglutinante mineral, donde el material curable se aplica de manera estratificada en un procedimiento generativo, en particular en un procedimiento generativo en espacio libre, mediante un cabezal de impresión que puede moverse en al menos una dirección espacial, y donde el ritmo de aplicación del material curable y el desarrollo de la resistencia del material curable a lo largo del tiempo se coordinan entre sí.
En el procedimiento generativo, en particular, se construye un único estrato mediante deposición, aplicación o descarga dirigida de material curable y, a continuación, se aplica un siguiente estrato de la misma manera sobre el estrato así producido. Esto se repite hasta que el cuerpo moldeado está completamente construido.
En el presente caso, se entiende por "ritmo de aplicación" la altura de material curable aplicada por unidad de tiempo. La altura se mide normalmente en una dirección esencialmente perpendicular a los planos formados por estratos individuales. En particular, la altura se mide en dirección vertical.
La altura de un estrato individual es en particular de 0,1 a 10 cm, preferentemente de 0,5 a 5 cm o de 1 a 2 cm. La altura total del cuerpo moldeado o el espesor de todos los estratos individuales del cuerpo moldeado juntos es, por ejemplo, de 1 cm a 1000 cm, preferentemente 10 cm a 500 cm, en particular de 50 cm a 300 cm o de 100 cm a 200 cm. Este es particularmente el caso si el material curable comprende o consiste en una composición de aglutinante mineral, en particular una composición de mortero o de hormigón.
En el presente caso, se entiende por "desarrollo de la resistencia del material curable a lo largo del tiempo" el desarrollo de la resistencia del material curable utilizado específicamente en el procedimiento y, en particular, en las condiciones ambientales reinantes. El desarrollo de la resistencia del material curable a lo largo del tiempo se determina, en particular, en un periodo de 0,1 a 1000 minutos, preferentemente de 0,1 a 100 minutos, de manera especialmente preferente de 0,1 a 10 minutos, después de que el material curable salga del cabezal de impresión. Los valores de resistencia determinados a este respecto corresponden en particular a la resistencia, en particular a la resistencia a la compresión, del material curable en momentos definidos después del amasado del material curable y/o después de la salida del material curable del cabezal de impresión. Los tiempos definidos se sitúan en particular en un intervalo de 0,1 a 1000 minutos, preferentemente de 0,1 a 100 minutos, de manera especialmente preferente de 0,1 a 10 minutos, después del amasado del material curable y/o de la salida del material curable del cabezal de impresión.
Un "material curable" significa un material que normalmente es fluido o licuable y que, después del amasado, por ejemplo, mediante la adición de agua de amasado o mediante la mezcla de componentes o mediante calentamiento, puede curarse a través de una reacción química dando lugar a una sustancia sólida. Por ejemplo, se trata de resinas de reacción, aglutinantes minerales, composiciones de aglutinante mineral o mezclas de los mismos.
Las resinas de reacción son, en particular, resinas sintéticas líquidas o licuables que se curan mediante polimerización o poliadición dando lugar a durómeros. Por ejemplo, pueden usarse resinas de poliéster insaturado, resinas de vinil éster, resinas acrílicas, resinas epoxi, resinas de poliuretano y/o resinas de silicona.
Por la expresión "aglutinante mineral" debe entenderse en particular un aglutinante que, en presencia de agua, reacciona en una reacción de hidratación dando lugar a hidratos sólidos o fases de hidrato. Puede ser, por ejemplo, un aglutinante hidráulico (por ejemplo, cemento o cal hidráulica), un aglutinante hidráulico latente (por ejemplo, escoria), un aglutinante puzolánico (por ejemplo, cenizas volantes) o un aglutinante no hidráulico (por ejemplo, yeso o cal blanca).
Por consiguiente, una "composición de aglutinante mineral" es una composición que contiene al menos un aglutinante mineral. En el presente caso, esta contiene en particular el aglutinante, áridos y, opcionalmente, uno o más aditivos. Los áridos pueden ser, por ejemplo, granulados, grava, arena (en forma natural y/o procesada (por ejemplo, triturada)) y/o finos. La composición de aglutinante mineral está presente, en particular, en forma de una composición de aglutinante fluida amasada con agua de amasado.
Por "aglutinante cementoso" o "composición de aglutinante cementoso" se entiende en el presente caso, en particular, un aglutinante o una composición de aglutinante con una proporción de al menos el 5 % en peso, en particular al menos el 20 % en peso, preferentemente al menos el 35 % en peso, en especial al menos el 65 % en peso de clínker de cemento. El clínker de cemento es preferentemente un clínker de cemento Portland y/o un clínker de cemento de sulfoaluminato de calcio, en particular un clínker de cemento Portland. En el presente contexto, clínker de cemento significa, en particular, clínker de cemento molido.
En particular, el aglomerante mineral o la composición de aglutinante incluye un aglutinante hidráulico, preferentemente cemento. Se prefiere especialmente un cemento con un porcentaje de clínker de cemento de > 35 % en peso, en particular el cemento es de tipo CEM I, II, III, IV o V, preferentemente cemento de tipo CEM I (según norma EN 197-1). Una proporción del aglutinante hidráulico en el aglutinante mineral total asciende ventajosamente al menos al 5 % en peso, en particular al menos al 20 % en peso, preferentemente al menos al 35 % en peso, en especial al menos al 65 % en peso. De acuerdo con otra forma de realización ventajosa, el aglutinante mineral consiste en al menos un 95 % en peso de aglutinante hidráulico, en particular de clínker de cemento.
Sin embargo, también puede ser ventajoso que la composición de aglutinante contenga otros aglutinantes además o en lugar de un aglutinante hidráulico. Se trata en particular de aglutinantes hidráulicos latentes y/o aglutinantes puzolánicos. Son aglutinantes hidráulicos latentes y/o puzolánicos adecuados, por ejemplo, escoria, escoria de alto horno, cenizas volantes y/o humo de sílice. La composición de aglutinante también puede contener sustancias inertes tales como harina de piedra caliza, harina de cuarzo y/o pigmentos. En una forma de realización ventajosa, el aglutinante mineral contiene del 5 al 95 % en peso, en particular del 5 al 65 % en peso, en especial del 15 al 35 % en peso de aglutinantes hidráulicos latentes y/o puzolánicos.
El cuerpo moldeado producido con el procedimiento de acuerdo con la invención puede presentar casi cualquier forma y puede ser, por ejemplo, una pieza prefabricada para una obra de construcción, por ejemplo, para un edificio, una mampostería y/o un puente.
Configuraciones ventajosas del cabezal de impresión y otras características relativas al dispositivo, que son particularmente adecuadas para el procedimiento de acuerdo con la invención, se describen más adelante en relación con el segundo aspecto de la presente invención.
El procedimiento según la invención es, en particular, un procedimiento generativo en espacio libre. Esto significa que el cuerpo moldeado se crea de manera estratificada, en concreto, aplicando material curable solo en aquellos puntos donde se va a crear el cuerpo moldeado. En el caso de saledizos y/o cavidades, opcionalmente puede estar prevista una estructura de soporte. Por el contrario, en procedimientos de lecho de polvo o procedimientos líquidos, por ejemplo, normalmente se llena todo el espacio de construcción y, a continuación, el material se solidifica selectivamente en los puntos deseados.
En el presente caso, los procedimientos en espacio libre han demostrado ser particularmente ventajosos en relación con la producción de cuerpos moldeados a partir de materiales curables.
De acuerdo con una forma de realización preferida, el ritmo de aplicación del material curable se ajusta en función de, en particular proporcionalmente a, la resistencia del material curable en un momento definido después del amasado del material curable y/o después de la salida del material curable del cabezal de impresión. Esto significa que el ritmo de aplicación se coordina directamente con la resistencia del material curable que se puede alcanzar en un momento definido. El desarrollo de la resistencia del material curable a lo largo del tiempo puede permanecer, a este respecto, sin cambios. Cuanto mayor sea la resistencia del material curable en el momento definido, mayor será el ritmo de aplicación que se puede seleccionar y más rápido se puede producir el cuerpo moldeado.
Sin embargo, también se puede preferir ajustar la resistencia del material curable en el momento definido en función de, en particular proporcionalmente a, un ritmo de aplicación predeterminado. En este caso, el ritmo de aplicación puede permanecer sin cambios o constante. Cuanto mayor sea el ritmo de aplicación deseado, tendrá que ajustarse un mayor desarrollo de la resistencia del material curable a lo largo del tiempo en este caso.
También puede ser ventajoso que al mismo tiempo se ajusten y coordinen entre sí la resistencia del material curable en el momento definido y el ritmo de aplicación.
Según otra forma de realización ventajosa, el ritmo de aplicación del material curable se puede modificar a medida que aumenta el número de estratos, por ejemplo aumentarse, en particular proporcionalmente al número de estratos. Dado que los estratos en capas más altas soportan menos carga que estratos subyacentes durante el curado, se necesitan resistencias más bajas en las capas más altas. En consecuencia, aumentando el ritmo de aplicación, la velocidad de producción del cuerpo moldeado se puede aumentar aún más en determinadas circunstancias.
En principio, sin embargo, también es posible ajustar el ritmo de aplicación independientemente del número de estratos.
Preferentemente se deja además un tiempo de espera entre la aplicación de dos estratos sucesivos de material curable, seleccionándose el tiempo de espera en función del desarrollo de la resistencia del material curable a lo largo del tiempo. A este respecto, el tiempo de espera se sitúa, en particular, entre 0,1 minutos y 10 minutos, en particular entre 1 minuto y 10 minutos, en particular entre 10 minutos y 20 minutos.
Dejar un tiempo de espera permite adaptar el ritmo de construcción al desarrollo de la resistencia del material curable a lo largo del tiempo y, al mismo tiempo, mantener constante la velocidad de movimiento del cabezal de impresión o ajustarla con vistas a una aplicación lo más adecuada posible del material curable, en particular independientemente del ritmo de construcción.
En particular, el tiempo de espera se elige, a este respecto, de forma que dependa de la posición del estrato que va a aplicarse en relación con los estratos que ya se han aplicado. El tiempo de espera se determina preferentemente teniendo en cuenta la geometría del cuerpo moldeado que se va a producir. Por ejemplo, el tiempo de espera puede disminuir a medida que aumenta el número de estratos, en particular proporcionalmente al número de estratos. Esto último puede ser ventajoso, por ejemplo, en el caso de paredes del cuerpo moldeado que se extienden verticalmente.
También puede ser ventajoso que se ajuste una velocidad de movimiento del cabezal de impresión en función del desarrollo de la resistencia del material curable a lo largo del tiempo. Así, el cabezal de impresión se puede mover, por ejemplo, a una velocidad que permita que el material curable se aplique esencialmente de manera continua. Si se desea, los tiempos de espera entre la aplicación de estratos adyacentes se pueden reducir así o evitar por completo. Esto puede ser ventajoso, por ejemplo, para lograr un flujo volumétrico del material curable desde el cabezal de impresión lo más constante posible, lo que en determinadas circunstancias beneficia de manera global la adhesión entre estratos adyacentes y/o la calidad del cuerpo moldeado producido.
La velocidad de movimiento del cabezal de impresión se ajusta en función de, en particular proporcionalmente a, una longitud de un tramo que el cabezal de impresión debe recorrer en un estrato actual del cuerpo moldeado mientras descarga material curable. Si, por ejemplo, estratos adyacentes constan de tramos de diferentes longitudes, se puede lograr un ritmo de aplicación constante de manera eficaz. A este respecto, estratos con tramos cortos que recorrer se aplican con un cabezal de impresión de movimiento lento, mientras que estratos con tramos largos que recorrer se crean con un cabezal de impresión que se mueve más rápido. El tiempo necesario para la producción de un único estrato puede mantenerse constante, por ejemplo.
Sin embargo, en principio, el cabezal de impresión también se puede mover independientemente de la longitud del tramo que debe recorrer el cabezal de impresión en un estrato actual del cuerpo moldeado mientras descarga material curable. Esto puede ser ventajoso, por ejemplo, si se desea un flujo volumétrico lo más constante posible al descargar el material curable del cabezal de impresión. En una forma de realización ventajosa, la velocidad de movimiento se selecciona de modo que dependa de la posición del estrato que se va a aplicar en relación con los estratos ya aplicados. La velocidad de movimiento se determina preferentemente teniendo en cuenta la geometría del cuerpo moldeado que se va a producir. Por ejemplo, la velocidad de movimiento puede aumentar a medida que aumenta el número de capas, en particular proporcionalmente. Esto último puede ser ventajoso, por ejemplo, en el caso de paredes del cuerpo moldeado que se extienden verticalmente.
El flujo volumétrico del material curable que sale del cabezal de impresión se selecciona en particular en función de, en particular proporcionalmente a, la velocidad de movimiento del cabezal de impresión.
En particular, el desarrollo de la resistencia del material curable a lo largo del tiempo se determina antes y/o durante la fabricación generativa del cuerpo moldeado sobre la base del material curable utilizado en concreto.
El desarrollo de la resistencia del material curable a lo largo del tiempo se mide, en particular, durante la fabricación generativa del cuerpo moldeado, en especial varias veces y/o a intervalos de tiempo regulares. De esta manera, por ejemplo, el ritmo de aplicación y/o el desarrollo de la resistencia del material curable a lo largo del tiempo se pueden adaptar durante la aplicación. De esta manera, por ejemplo, se pueden corregir o compensar fluctuaciones en la composición del material curable y variaciones asociadas a ello en el desarrollo de la resistencia a lo largo del tiempo.
Por ejemplo, el desarrollo de la resistencia del material curable a lo largo del tiempo se puede medir después de que se haya aplicado una capa y/o antes de que se aplique una capa posterior.
El desarrollo de la resistencia a lo largo del tiempo se determina, en particular, midiendo una magnitud física del material curable al menos una vez, en particular varias veces. La medición de la magnitud física del material curable tiene lugar a este respecto, por ejemplo, al menos en un momento definido, ventajosamente en varios momentos definidos, después del amasado del material curable y/o después de la salida del material curable del cabezal de impresión.
Para determinar el desarrollo de la resistencia, la magnitud física medida se puede convertir, por ejemplo, en una resistencia mediante una calibración previamente efectuada.
En particular, con ayuda de la medición de la magnitud física se determina, por ejemplo, un instante de valor de consigna en el que se alcanza un valor de consigna predeterminado para la magnitud física respectiva.
La velocidad de movimiento del cabezal de impresión, el tiempo de espera y/o el ritmo de aplicación se pueden ajustar en función del instante de valor de consigna. Esto puede tener lugar, por ejemplo, de la siguiente manera: a) la velocidad de movimiento se ajusta de manera inversamente proporcional al instante de valor de consigna y/o
b) el tiempo de espera se ajusta proporcionalmente al instante de valor de consigna y/o
c) el ritmo de aplicación se ajusta de manera inversamente proporcional al instante de valor de consigna.
Los factores de proporcionalidad se pueden determinar de antemano mediante calibración de una manera conocida per se.
Por tanto, se puede efectuar una adaptación fiable al desarrollo concreto de la resistencia del material curable. Sin embargo, también es posible, por ejemplo, determinar un valor real de la magnitud física medida sobre la base de la medición de la magnitud física en un instante de referencia predeterminado.
La velocidad de movimiento del cabezal de impresión, el tiempo de espera y/o el ritmo de aplicación se pueden ajustar en función del valor real de la magnitud física medida. Esto puede tener lugar, por ejemplo, de la siguiente manera:
a) la velocidad de movimiento se ajusta proporcionalmente al valor real de la magnitud física medida y/o b) el tiempo de espera se ajusta de manera inversamente proporcional al valor real de la magnitud física medida y/o
c) el ritmo de aplicación se ajusta proporcionalmente al valor real de la magnitud física medida.
En principio, sin embargo, también se pueden prever otras dependencias entre el instante de consigna y/o el valor real de la magnitud física medida y la velocidad de movimiento del cabezal de impresión, el tiempo de espera y/o el ritmo de aplicación.
En el presente caso resulta particularmente ventajoso que como magnitud física se mida la temperatura, la conductividad eléctrica, la fuerza de penetración de un objeto definido a una profundidad de penetración predeterminada, la profundidad de penetración de un objeto definido a una fuerza de penetración predeterminada y/o la reflexión de ondas sonoras, en particular ondas ultrasónicas, en el material curable.
El desarrollo de la resistencia del material curable se puede inferir de manera fiable a partir de las magnitudes mencionadas. En principio, sin embargo, también se pueden determinar otras magnitudes relacionadas con el desarrollo de la resistencia.
La fuerza de penetración de un objeto definido a una profundidad de penetración predeterminada o la profundidad de penetración de un objeto definido a una fuerza de penetración predeterminada se determinan preferentemente en un procedimiento de aguja de penetración, usándose normalmente una aguja como el objeto definido. Tales procedimientos son conocidos per se por el experto en la técnica. Además, se puede encontrar más información al respecto en la publicación "Kontinuierliche Messung der Festigkeitsentwicklung von Spritzbeton" de Oblak et al., Spritzbeton-Tagung 2012 (editor: Prof. Wolfgang Kusterle) en el Capítulo 1.
El principio de medición de la medición ultrasónica se basa en la teoría de la propagación del sonido en sustancias y la correlación con sus propiedades mecánicas. Cuando una onda transversal incide sobre un material viscoelástico, la amplitud se atenúa significativamente y se refleja parte de la onda. Este reflejo es detectado en el captador. A medida que el material se cura, la reducción de la amplitud se vuelve cada vez mayor. Entonces, a partir de la reducción de amplitud relativa se puede determinar el módulo de cizallamiento, que a su vez es una medida de la resistencia del material curable.
Para mediciones ultrasónicas, se utilizan preferentemente captadores que generan pulsos ultrasónicos en el intervalo de 0,1 a 10 MHz. Se emiten ondas longitudinales u ondas transversales dependiendo de si se va a medir el módulo de compresión o el módulo de cizallamiento. En particular, la señal ultrasónica pasa a través de una guía de ondas definida a la interfaz con la muestra, desde la cual se refleja parcialmente nuevamente; la segunda parte de la onda original se refleja adicionalmente en la interfaz entre la muestra y el aire. Entonces se puede medir y evaluar la amplitud y/o el periodo de tiempo desde la generación de la onda hasta la detección del primer reflejo, que se produce en la interfaz entre la guía de ondas y la muestra. Esta amplitud y periodo de tiempo dependen de las propiedades mecánicas de la muestra. Dado que la velocidad de propagación de la onda a través de la guía de ondas depende en gran medida de la temperatura de la guía de ondas, preferentemente se mide la temperatura y se tiene en cuenta en la evaluación. Se puede encontrar más información al respecto igualmente en la publicación "Kontinuierliche Messung der Festigkeitsentwicklung von Spritzbeton" de Oblak et al., Spritzbeton-Tagung 2012 (editor: Prof. Wolfgang Kusterle) en el Capítulo 3. Estas relaciones son conocidas per se por el experto en la técnica, en el sector del hormigón proyectado. Sorprendentemente, sin embargo, se ha mostrado que estas también pueden usarse en relación con la fabricación generativa.
En el presente caso, el desarrollo de la resistencia del material curable se determina de manera especialmente preferente mediante un procedimiento de aguja de penetración y/o mediante medición acústica, en particular medición por ultrasonidos.
También resulta ventajoso que el material curable se trate con un agente que acelera el curado y/o un agente que retarda el curado. En particular, se añade una sustancia aceleradora ("acelerador de curado") y/o una sustancia retardadora ("retardador de curado") al material curable. Esto tiene lugar ventajosamente en la zona del cabezal de impresión, en particular lo más inmediatamente posible antes de que el material curable salga del cabezal de impresión.
Esto permite que el desarrollo de la resistencia del material curable a lo largo del tiempo se ajuste de manera dirigida. En particular, añadiendo un acelerador de curado, el procedimiento de producción del cuerpo moldeado puede acelerarse significativamente en conjunto. El desarrollo de la resistencia a lo largo del tiempo también se puede adaptar de esta manera sin tener que cambiar otros parámetros de procedimiento.
Como aceleradores del curado se pueden utilizar un gran número de sustancias conocidas por el experto en la técnica.
En particular, si el material curable es un aglutinante mineral o una composición de aglutinante mineral, el acelerador de curado comprende preferentemente uno o más de los siguientes ejemplos:
a) uno o más aminoalcoholes y/o sales de los mismos
b) uno o más nitratos alcalinos y/o alcalinotérreos
c) uno o más nitritos alcalinos y/o alcalinotérreos
d) uno o más tiocianatos alcalinos y/o alcalinotérreos
e) uno o más haluros alcalinos y/o alcalinotérreos
f) uno o más carbonatos alcalinos y/o alcalinotérreos
g) glicerina y/o derivados de glicerina
h) uno o más glicoles y/o derivados de glicol
i) una o más sales de aluminio y/o hidróxidos de aluminio
j) uno o más hidróxidos de metales alcalinos y/o alcalinotérreos
k) uno o más silicatos alcalinos y/o alcalinotérreos
l) uno o más óxidos alcalinos o alcalinotérreos
m) gérmenes de cristalización, en particular compuestos de silicato de calcio hidratado en forma finamente dividida.
Esto permite implementar, por ejemplo, una adaptación flexible a una amplia variedad de aplicaciones.
Los retardadores de curado se seleccionan, por ejemplo, de la lista que comprende ácidos hidroxicarboxílicos, sacarosa y/o fosfatos. Este es particularmente el caso si el material curable es un aglutinante mineral o una composición de aglutinante mineral.
En particular, el material curable comprende o consiste en una composición de aglutinante mineral, en particular una composición de aglutinante hidráulico, preferentemente una composición de mortero u hormigón. La composición de aglutinante mineral se compone en particular tal y como se describió anteriormente.
Opcionalmente, la composición de aglutinante mineral puede contener al menos un aditivo, por ejemplo un aditivo de hormigón y/o un aditivo de mortero y/o productos químicos de proceso. El al menos un aditivo comprende, en particular, un antiespumante, un colorante, un conservante, un fluidificante, un retardador, un acelerador, un agente incorporador de aire, un coadyuvante reológico, un reductor de contracción y/o un inhibidor de corrosión o combinaciones de los mismos.
Ventajosamente, se usa una composición de aglutinante mineral junto con un fluidificante o licuefactor, o lo contiene. Como fluidificantes se consideran, por ejemplo, lignosulfonatos, condensados de naftaleno-formaldehído sulfonados, condensados de melamina-formaldehído sulfonados, copolímeros de vinilo sulfonados, polialquilenglicoles con grupos fosfonato, polialquilenglicoles con grupos fosfato, policarboxilatos, polímeros en peine con cadenas laterales de poli(óxido de alquileno) y grupos aniónicos en la cadena principal polimérica, seleccionándose en particular los grupos aniónicos en la cadena principal polimérica de entre grupos carboxilato, grupos sulfonato, grupos fosfonato o grupos fosfato, o mezclas de los fluidificantes mencionados.
El fluidificante contiene en especial un policarboxilato, en particular un éter de policarboxilato. En particular, el fluidificante es un polímero en peine que comprende una cadena principal de policarboxilato con cadenas laterales de poli(óxido de alquileno) unidas, en particular cadenas laterales de poli(óxido de etileno). A este respecto, las cadenas laterales están unidas a la cadena principal de policarboxilato, en particular, a través de grupos éster, éter, imida y/o amida.
Fluidificantes ventajosos son, por ejemplo, copolímeros de monómeros de ácido (met)acrílico y/o ácido maleico y macromonómeros seleccionados de entre polialquilenglicol-vinil éteres (VPEG), polialquilenglicol-alil éteres (APEG), polialquilenglicol-metalil éteres (HPEG) o polialquilenglicol-isoprenil éteres (TPEG o IPEG). Son especialmente adecuados los copolímeros de ácido maleico o sus derivados, alil éteres, en particular polietilenglicol-alil éteres, y acetato de vinilo, por ejemplo. Copolímeros apropiados así como su producción se describen, por ejemplo, en el documento EP 2468696 A1 (Sika Technology AG). Son particularmente adecuados, por ejemplo, los copolímeros P-1 a P-4, tal y como se describen en los párrafos 0058 a 0061 y la tabla 1 del documento EP 2468696 A1.
También son adecuados, por ejemplo, copolímeros de ácido maleico o sus derivados, alil éteres, en particular polietilenglicol-alil éteres y ácido (met)acrílico. Tales copolímeros y su producción se describen en el documento EP 2 522680 A1 (Sika Technology AG). A este respecto son ventajosos, por ejemplo, los copolímeros P-1 a P-6, tal y como se describen en los párrafos 0063 a 0070 y la Tabla 1 del documento EP 2522680 A1.
Además, éteres de policarboxilato apropiados y los procedimientos de producción se divulgan, por ejemplo, en el documento EP 1138697 B1 en la página 7, línea 20 a la página 8, línea 50 y en sus ejemplos, o en el documento EP 1061 089 B1 en la página 4, línea 54 a la página 5, línea 38 y en sus ejemplos. En una realización especial de los mismos, tal y como se describe en el documento EP 1348 729 A1, en la página 3 a la página 5 y en sus ejemplos, el polímero en peine se puede producir en el estado de agregación sólido.
Las divulgaciones de las patentes mencionadas en relación con los fluidificantes se incorporan aquí en particular como referencia.
Polímeros en peine apropiados también se venden comercialmente por Sika Schweiz AG con el nombre comercial de la serie ViscoCrete®.
Un segundo aspecto de la presente invención se refiere a un dispositivo para la fabricación generativa de un cuerpo moldeado a partir de un material curable, en particular para llevar a cabo un procedimiento tal como se describió anteriormente. El dispositivo comprende un cabezal de impresión que se puede mover en al menos una dirección espacial, con el que el material curable se puede aplicar de manera estratificada en puntos predeterminados, así como una unidad de control con la que se puede controlar el cabezal de impresión. A este respecto, la unidad de control está configurada de tal manera que se registra el desarrollo de la resistencia a lo largo del tiempo y se pueden coordinar entre sí un ritmo de aplicación del material curable y el desarrollo de la resistencia del material curable a lo largo del tiempo.
A este respecto, el registro del desarrollo de la resistencia a lo largo del tiempo en la unidad de control puede tener lugar en particular manualmente, por ejemplo introduciendo manualmente un valor correspondiente, o automáticamente, por ejemplo leyendo un equipo de medición adecuado.
Si el desarrollo de la resistencia a lo largo del tiempo se basa en una medición de una magnitud física del material curable, el registro del desarrollo de la resistencia a lo largo del tiempo en la unidad de control también puede incluir una conversión de la magnitud física en el desarrollo de la resistencia a lo largo del tiempo. Esto se puede hacer, por ejemplo, mediante conversión basada en datos de calibración previamente determinados y, en particular, almacenados en un área de memoria de la unidad de control.
La unidad de control dispone, en particular, de una unidad de memoria en la que se pueden almacenar uno o más desarrollos de resistencia a lo largo del tiempo registrados y/o datos de calibración. En particular, la unidad de control también dispone de una unidad de cálculo y salida que está diseñada para generar señales de control para el cabezal de impresión sobre la base de los desarrollos de la resistencia registrados.
En una forma de realización especialmente preferente, el dispositivo de acuerdo con la invención también incluye una unidad de medición con la que se puede medir el desarrollo de la resistencia a lo largo del tiempo y/o una magnitud física del material curable. La magnitud física se define, a este respecto, tal y como se describió anteriormente en relación con el procedimiento.
La unidad de medición está configurada en particular de tal manera que se puede colocar una muestra del material curable en la unidad de medición a través del cabezal de impresión y después puede tener lugar una medición de una magnitud física y/o de la resistencia en función del tiempo.
En particular, la unidad de medición es una unidad de medición para medir la temperatura, la conductividad eléctrica, la fuerza de penetración de un objeto definido a una profundidad de penetración predeterminada, la profundidad de penetración de un objeto definido con una fuerza de penetración predeterminada y/o la reflexión de ondas sonoras, en particular ondas ultrasónicas, en el material curable. En particular, se trata de un penetrómetro para llevar a cabo un procedimiento de medición con aguja de penetración y/o una celda de medición ultrasónica.
La celda de medición ultrasónica está configurada, en particular, tal y como se describió anteriormente en relación con el procedimiento o en la publicación "Kontinuierliche Messung der Festigkeitsentwicklung von Spritzbeton" de Oblak et al., Spritzbeton-Tagung 2012 (editor: Prof. Wolfgang Kusterle) en el Capítulo 3. En particular, la celda de medición ultrasónica incluye un captador que puede generar pulsos ultrasónicos en el intervalo de 0,1 a 10 MHz, una guía de ondas y/o un sensor de temperatura.
Además, el dispositivo de acuerdo con la invención incluye, en particular, un equipo transportador, en particular una bomba, con el que el material curable puede transportarse al cabezal de impresión a través de un conducto. A este respecto, la unidad de control está diseñada ventajosamente de tal manera que se puede controlar la potencia de transporte del equipo transportador.
También puede ser ventajoso que el dispositivo de acuerdo con la invención disponga al menos de un dispositivo medidor de caudal con el que se pueda medir un caudal volumétrico transportado por el cabezal de impresión. A este respecto, la unidad de control está configurada, en particular, de tal manera que el caudal volumétrico medido puede registrarse y, en particular, tenerse en cuenta al controlar el cabezal de impresión y/o el equipo transportador para el material curable.
En una forma de realización ventajosa, el cabezal de impresión dispone de una válvula a través de la cual se puede abrir y cerrar una abertura de salida del cabezal de impresión. Y ello en particular de manera continua. La válvula se puede controlar ventajosamente a través de la unidad de control. Esto permite una dosificación precisa del flujo volumétrico de material curable que se aplica con el cabezal de impresión.
También puede resultar ventajoso que el cabezal de impresión disponga de al menos un dispositivo de dosificación, en particular dos dispositivos de dosificación, en la zona de la salida para añadir al menos un aditivo al material curable. A este respecto, el cabezal de impresión también dispone, preferentemente, de un dispositivo de mezcla con el que el aditivo o aditivos y el material curable se pueden mezclar antes de salir del cabezal de impresión. El al menos un aditivo se puede transportar a los dispositivos dosificadores, por ejemplo, a través de uno o más equipos transportadores adicionales, por ejemplo, bombas adicionales, y conductos de transporte. Los equipos transportadores adicionales se pueden controlar, a este respecto, en particular a través de la unidad de control, en particular de manera independiente entre sí.
En particular, el cabezal de impresión dispone de al menos una boquilla de salida a través de la cual se puede aplicar el material curable. En una variante preferida, el cabezal de impresión se puede mover en una, dos o tres direcciones espaciales.
Se prefieren especialmente cabezales de impresión que puedan moverse en tres direcciones espaciales. De este modo se pueden producir cuerpos moldeados de casi cualquier forma de una manera particularmente sencilla. El movimiento del cabezal de impresión se puede implementar, por ejemplo, montando el cabezal de impresión en un brazo de robot convencional que se puede mover en una, dos o tres direcciones espaciales.
También es posible implementar movimientos en una, dos o tres direcciones espaciales mediante correspondientes movimientos del área del espacio de construcción. A este respecto, el área del espacio de construcción es el área, por ejemplo, una superficie, sobre la que se construye el cuerpo moldeado.
En el caso de un cabezal de impresión que se puede mover en dos direcciones espaciales, se puede implementar un movimiento eventualmente deseado en la tercera dirección espacial, por ejemplo, mediante un área de espacio de construcción que se pueda subir y/o bajar. A este respecto, el brazo de robot y/o el área del espacio de construcción se pueden controlar en particular a través de la unidad de control.
En un aspecto adicional, la invención se refiere al uso de un dispositivo tal y como se describió anteriormente en el segundo aspecto para la producción de cuerpos moldeados a partir de aglutinantes minerales o composiciones de aglutinante mineral, en particular composiciones de hormigón y/o mortero. A este respecto, se trata en particular de piezas prefabricadas para obras de construcción, por ejemplo, para un edificio, una mampostería y/o un puente. Los siguientes ejemplos de realizaciones ilustran adicionalmente la invención.
Breve descripción de los dibujos
Las figuras utilizadas para ilustrar los ejemplos de realización muestran lo siguiente:
la Fig. 1 una representación esquemática de un dispositivo para la fabricación generativa de un cuerpo moldeado a partir de un material curable;
la Fig. 2 una representación del desarrollo de la resistencia a lo largo del tiempo requerido para la producción de cuerpos moldeados con diferentes ritmos de aplicación (rectas discontinuas), así como el desarrollo de la resistencia de composiciones de aglutinante mineral a lo largo del tiempo medido con y sin adición de aceleradores de curado (líneas continuas);
la Fig. 3 en el lado derecho, un cuerpo moldeado producido con el procedimiento de acuerdo con la invención y, en el lado izquierdo, un cuerpo moldeado producido con un procedimiento convencional sin tener en cuenta el desarrollo de la resistencia a lo largo del tiempo.
Ejemplo de realización
La figura 1 muestra una representación esquemática de un dispositivo 1 de acuerdo con la invención para producir un cuerpo moldeado 10 a partir de un material curable 23 durante el proceso de producción.
El material curable 23, en el presente caso una composición de mortero cementoso convencional, es aplicado a través de un cabezal de impresión 20 que puede moverse en las tres direcciones espaciales con un brazo de robot (no representado). En la situación representada en la figura 1, el cabezal de impresión 20 se mueve hacia la izquierda, lo que está indicado por la flecha en el cabezal de impresión 20. En la figura 1 ya se han construido con el cabezal de impresión 20 tres estratos 11, 12, 13 completos superpuestos. El cuarto estrato 14 todavía está en construcción en la figura 1.
El cabezal de impresión 20 se alimenta con material curable 23 a través de una bomba 25 y un conducto de alimentación, material que sale a través de la abertura de boquilla 24 en el lado de extremo del cabezal de impresión 20. Además, en el cabezal de impresión está dispuesto un dispositivo de dosificación 21 para un acelerador de curado que se alimenta a través de una bomba 22 adicional y un conducto asociado. El acelerador del curado puede ser, en principio, cualquier sustancia adecuada para composiciones de mortero cementoso.
El cabezal de impresión 20 y las dos bombas 22, 25 están conectados a una unidad de control 30 a través de líneas de datos 51, 52, 53. La unidad de control 30 puede emitir señales eléctricas a través de una unidad de cálculo y salida 32 para controlar el movimiento del cabezal de impresión 20 así como el caudal de las dos bombas 22, 25. Además, el dispositivo 1 de acuerdo con la invención de la figura 1 comprende tres células de medición 40, 41,42 en el lado derecho. Estas están configuradas como células de medición ultrasónicas, tal y como se describen en la publicación "Kontinuierliche Messung der Festigkeitsentwicklung von Spritzbeton" de Oblak et al., Spritzbeton-Tagung 2012 (editor: Prof. Wolfgang Kusterle) en el Capítulo 3.
Para determinar el desarrollo de la resistencia del material curable 23 durante el proceso de producción, el cabezal de impresión 20 puede descargar muestras de material del material curable 23 a las celdas de medición 40, 41,42. Los datos o las propiedades de reflexión así determinados se transmiten a través de líneas de datos 50 a la unidad de control 30, donde pueden almacenarse en un área de memoria 31.
A este respecto, la unidad de control 30 está diseñada de tal manera que los parámetros operativos del dispositivo 1 se pueden adaptar sobre la base de los datos determinados o del desarrollo de la resistencia a lo largo del tiempo, de modo que, por ejemplo, se pueda mantener un ritmo de aplicación preseleccionado del material curable 23. Los parámetros correspondientes pueden almacenarse en la unidad de memoria 31 (véase también a continuación, la descripción de la figura 2).
Específicamente, con un caudal constante del material curable, por ejemplo, la velocidad de movimiento del cabezal de impresión 20 puede coordinarse, durante el funcionamiento, con el desarrollo de la resistencia a lo largo del tiempo. A este respecto, el cabezal de impresión se puede controlar, por ejemplo, de tal manera que al moverse de derecha a izquierda se aplique material curable, mientras que al moverse de izquierda a derecha, la aplicación se pause. Por tanto, el cabezal de impresión 20 puede construir cada nuevo estrato en el plano desde el mismo punto de partida. A este respecto, la velocidad al retroceder de izquierda a derecha puede reducirse, por ejemplo, o se deja un tiempo de espera en el punto de partida para producir otro estrato con el fin de garantizar la resistencia necesaria del material curable antes de aplicar otro estrato.
A este respecto, el desarrollo de la resistencia del material curable 23 a lo largo del tiempo puede tener lugar en celdas de medición 40, por ejemplo, antes de que se aplique el primer estrato 11. Si se ha de alcanzar un determinado ritmo de aplicación, la unidad de control 30 ajusta automáticamente, en función del desarrollo de la resistencia y eventuales datos de calibración necesarios almacenados en la unidad de memoria 31, parámetros adecuados, por ejemplo, la velocidad de movimiento del cabezal de impresión 20 así como el caudal de material curable.
Una vez aplicado el primer estrato 11, el desarrollo de la resistencia del material curable 23 a lo largo del tiempo puede determinarse de nuevo, por ejemplo, en la celda de medición 41. Si se producen desviaciones, esto se puede compensar.
La figura 2 muestra los desarrollos de la resistencia 101, 102, 103 del material curable 23 a lo largo del tiempo requeridos para un ritmo de aplicación específico. A este respecto, "S" representa la resistencia a la compresión del material curable, mientras que "t" corresponde al tiempo después de la salida del cabezal de impresión 20. Los desarrollos de la resistencia 101, 102, 103 a lo largo del tiempo se pueden almacenar en el área de memoria 31 de la unidad de control 30 de la figura 1. El primer desarrollo de la resistencia 101 a lo largo del tiempo corresponde a un ritmo de aplicación de 1 metro cada 5 minutos. El segundo desarrollo de la resistencia 102 a lo largo del tiempo corresponde a un ritmo de aplicación de 1 metro cada 2,5 minutos y el tercer desarrollo de la resistencia 103 a lo largo del tiempo corresponde a un ritmo de aplicación de 1 metro cada 1 minuto. El ritmo de aplicación corresponde, a este respecto, a la altura del cuerpo moldeado 10 levantada por unidad de tiempo.
La curva 110 representa el desarrollo de la resistencia del material curable a lo largo del tiempo, medido con una celda de medición ultrasónica 40, después de la salida del cabezal de impresión 20. Como puede verse, el desarrollo de la resistencia a lo largo del tiempo es siempre mayor que el desarrollo de la resistencia 101 a lo largo del tiempo requerido para un ritmo de aplicación de 1 metro cada 2,5 minutos. De este modo, se puede implementar tal ritmo de aplicación sin problemas.
En un ensayo comparativo, se impidió la adición del acelerador de curado. Como puede verse, en este caso no se puede implementar un ritmo de aplicación de 1 metro cada 5 minutos (desarrollo de la resistencia 101 requerido) sin comprometer la calidad del cuerpo moldeado.
En el lado derecho de la figura 3, se muestra un fragmento de un cuerpo moldeado de aproximadamente 1 m de altura producido a partir de una composición de mortero con el procedimiento de acuerdo con la invención. A este respecto, puede verse claramente que todos los estratos, cada uno de los cuales tiene una altura de aproximadamente 1,5 cm, presentan un espesor constante y una forma uniforme.
Por el contrario, el cuerpo moldeado que se muestra a la izquierda, producido sin tener en cuenta el desarrollo de la resistencia a lo largo del tiempo, muestra importantes deformaciones y espesores desiguales de las capas individuales. En este caso, el ritmo de aplicación fue demasiado alta o el desarrollo de la resistencia fue demasiado bajo.
Sin embargo, la forma de realización descrita anteriormente debe entenderse solo como un ejemplo ilustrativo que puede modificarse según se desee dentro del marco de la invención.
Por ejemplo, en lugar de las celdas de medición ultrasónicas 40, 41, 42, pueden preverse otras celdas de medición que lleven a cabo un procedimiento automatizado de penetración con aguja. También pueden estar previstas menos de tres o más de tres celdas de medición.
También puede preverse un dispositivo de dosificación adicional, a través del cual, por ejemplo, se pueda añadir una sustancia retardadora al cabezal de impresión 20 en lugar o además del acelerador de curado.
Además o en lugar del equipo de dosificación 21 en el cabezal de impresión, puede estar previsto un dispositivo para añadir el acelerador de curado directamente en el área de la bomba 25. A este respecto, la cantidad de acelerador de curado añadida se puede medir con un sensor de flujo, por ejemplo.
Además, en principio se puede utilizar otro material curable, por ejemplo que contenga aglutinantes orgánicos.

Claims (15)

REIVINDICACIONES
1. Procedimiento para producir un cuerpo moldeado (10) a partir de un material curable (23), en particular a partir de una composición de aglutinante mineral; donde el material curable se aplica de manera estratificada en un procedimiento generativo, en particular en un procedimiento generativo en espacio libre, mediante un cabezal de impresión (20) que puede moverse en al menos una dirección espacial, y donde el ritmo de aplicación del material curable y el desarrollo de la resistencia del material curable a lo largo del tiempo se coordinan entre sí, caracterizado por que la velocidad de movimiento del cabezal de impresión se ajusta en función de una longitud de un tramo que el cabezal de impresión debe recorrer en un estrato (11, 12, 13, 14) actual del cuerpo moldeado mientras descarga material curable.
2. Procedimiento según la reivindicación 1, donde el ritmo de aplicación del material curable se ajusta en función de, en particular proporcionalmente a, la resistencia del material curable en un momento definido después del amasado del material curable y/o después de la salida del material curable del cabezal de impresión, o viceversa.
3. Procedimiento según al menos una de las reivindicaciones 1 - 2, donde el ritmo de aplicación del material curable se modifica a medida que aumenta el número de estratos.
4. Procedimiento según al menos una de las reivindicaciones 1 - 3, donde entre la aplicación de dos estratos sucesivos de material curable se deja un tiempo de espera, seleccionándose el tiempo de espera en función del desarrollo de la resistencia del material curable a lo largo del tiempo.
5. Procedimiento según al menos una de las reivindicaciones 1 - 4, donde la velocidad de movimiento del cabezal de impresión se ajusta en función del desarrollo de la resistencia del material curable a lo largo del tiempo.
6. Procedimiento según al menos una de las reivindicaciones 1 - 5, donde la velocidad de movimiento del cabezal de impresión se ajusta proporcionalmente a una longitud de un tramo que debe recorrer el cabezal de impresión en un estrato actual del cuerpo moldeado mientras descarga material curable.
7. Procedimiento según al menos una de las reivindicaciones 1 - 6, donde el desarrollo de la resistencia del material curable a lo largo del tiempo se mide durante la fabricación generativa del cuerpo moldeado, en particular varias veces y/o a intervalos de tiempo regulares.
8. Procedimiento según al menos una de las reivindicaciones 1 - 7, donde el desarrollo de la resistencia a lo largo del tiempo se determina mediante al menos una medición única, en particular múltiple, de una magnitud física del material curable, teniendo lugar preferentemente la medición de la magnitud física del material curable al menos en un momento definido, ventajosamente en varios momentos definidos, después del amasado del material curable y/o después de la salida del material curable del cabezal de impresión.
9. Procedimiento según la reivindicación 8, donde como magnitud física se mide la temperatura, la conductividad eléctrica, la fuerza de penetración de un objeto definido a una profundidad de penetración predeterminada, la profundidad de penetración de un objeto definido a una fuerza de penetración predeterminada y/o la reflexión de ondas sonoras, en particular ondas ultrasónicas, en el material curable.
10. Procedimiento según al menos una de las reivindicaciones 1 - 9, donde el desarrollo de la resistencia a lo largo del tiempo se determina mediante un procedimiento de aguja de penetración y/o mediante medición acústica, en particular medición por ultrasonidos.
11. Procedimiento según al menos una de las reivindicaciones 1 - 10, donde el material curable se trata con un agente acelerador del curado y/o un agente retardador del curado.
12. Procedimiento según la reivindicación 11, donde al material curable se le añade, en la zona del cabezal de impresión, una sustancia aceleradora del curado y/o una sustancia retardadora del curado.
13. Procedimiento según al menos una de las reivindicaciones 1 - 12, donde el material curable comprende o consiste en una composición de aglutinante mineral, en particular una composición de aglutinante hidráulico, preferentemente una composición de mortero u hormigón.
14. Dispositivo (1) para la fabricación generativa de un cuerpo moldeado (10) a partir de un material curable (23), en particular para llevar a cabo un procedimiento
según una de las reivindicaciones 1 - 13, que comprende un cabezal de impresión (20) que puede moverse en al menos una dirección espacial, con el que puede aplicarse el material curable de manera estratificada, así como una unidad de control (30) con la que puede controlarse el cabezal de impresión, caracterizado por que la unidad de control (30) está configurada de tal manera que puede registrarse un desarrollo de la resistencia del material curable a lo largo del tiempo y pueden coordinarse entre sí un ritmo de aplicación del material curable y el desarrollo de la resistencia del material curable a lo largo del tiempo, y por que la unidad de control (30) está configurada de tal manera que lleva a cabo un procedimiento en el que la velocidad de movimiento del cabezal de impresión (20) se ajusta en función de una longitud de un tramo que el cabezal de impresión (20) debe recorrer en un estrato (11,12,13,14) actual del cuerpo moldeado mientras descarga material curable.
15. Uso de un dispositivo según la reivindicación 14 para la producción de cuerpos moldeados a partir de aglutinantes minerales o composiciones de aglutinante mineral, en particular composiciones de hormigón y/o mortero.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IT201600077424A1 (it) * 2016-07-22 2018-01-22 Domenico Asprone Struttura in materiale cementizio armato e procedimento di realizzazione della stessa struttura tramite un processo di stampa 3d
JP6688757B2 (ja) * 2017-03-31 2020-04-28 三菱重工業株式会社 シーラントの製造方法
EP3844121A4 (en) * 2018-08-29 2022-05-18 GCP Applied Technologies Inc. RESISTANCE TO NON-HYDRATION IN CEMENT-LIKE COMPOSITIONS
PL3626420T3 (pl) * 2018-09-18 2022-01-24 Mobbot Sa Urządzenie i sposób wytwarzania konstrukcji betonowych
JP7229024B2 (ja) * 2019-01-24 2023-02-27 Ube三菱セメント株式会社 セメントスラリーの吐出装置
EP3708321A1 (de) * 2019-03-15 2020-09-16 Sika Technology Ag Verfahren zum applizieren eines baustoffes
EP3708320A1 (de) * 2019-03-15 2020-09-16 Sika Technology Ag System zum applizieren eines baustoffes
GB2584702B (en) * 2019-06-12 2022-05-04 Ai Build Ltd Adjusting three-dimensional print parameters
FR3097152B1 (fr) * 2019-06-14 2023-10-20 Ecole Nat Des Ponts Et Chaussees Procédé et dispositif de fabrication d’un béton fibré anisotrope
CN112140551B (zh) 2019-06-27 2021-08-13 共享智能铸造产业创新中心有限公司 一种3dp粉末打印方法、装置、系统及存储介质
DE102020110431A1 (de) 2020-04-16 2021-10-21 AEDITIVE GmbH Fertigungssystem zur generativen Herstellung von Bauteilen und Verfahren
EP3939695A1 (de) 2020-07-14 2022-01-19 Sika Technology Ag Vorrichtung und verfahren zur zugabe und einmischung eines zusatzmittels in ein hydraulisch abbindbares gemisch
US20240181673A1 (en) * 2021-04-22 2024-06-06 Miles Petchler Cementitious and water-based epoxy 3d printing mortar and methods for making the same
JP7225327B2 (ja) * 2021-07-28 2023-02-20 裕一 平野 コンクリート3dプリンティング吐出装置
KR102396821B1 (ko) 2021-08-04 2022-05-12 한밭대학교 산학협력단 자동화 비정형 콘크리트 패널 제조장치 및 이를 이용한 비정형 콘크리트 패널 제조 방법
US12479125B2 (en) 2022-02-15 2025-11-25 Titan America LLC Concrete composition suitable for 3-D printing and a method for 3-D printing of multiple layers of concrete
JP2023136832A (ja) * 2022-03-17 2023-09-29 太平洋セメント株式会社 造形物の造形方法
KR102759789B1 (ko) * 2022-08-12 2025-01-23 현대건설(주) 경화 측정 수단이 마련된 건설용 3d 프린팅 장치
FR3148931B1 (fr) * 2023-05-25 2025-08-15 Xtreee Système d’extrusion de materiau de construction equipé d’un dispositif d’injection d’un retardateur de prise en tete d’impression
EP4484102B1 (en) 2023-06-27 2026-02-25 Universitat Politècnica De Catalunya System and method for extruding cementitious material and system for additive manufacturing of a cementitious material based structure
WO2025002983A1 (en) 2023-06-27 2025-01-02 Universitat Politecnica De Catalunya System and method for extruding cementitious material and system for additive manufacturing of a cementitious material based structure
AU2023465327A1 (en) 2023-09-15 2026-03-26 Cemex, S.A.B. De C.V. Formless production process to place a construction material in a continuous manner
EP4523885A1 (en) 2023-09-18 2025-03-19 Sika Technology AG Generating machine control data for customizing 3d printed elements
CN117885178B (zh) * 2024-02-26 2025-05-13 重庆大学溧阳智慧城市研究院 结合红外成像的3d打印混凝土温度与固化状态监测系统
EP4711870A1 (en) 2024-09-16 2026-03-18 Sika Technology AG Converting machine control data for prototyping

Family Cites Families (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4264368A (en) * 1975-04-07 1981-04-28 Sika Chemical Corporation Admixtures and method for accelerating the setting of portland cement compositions
JPH08230048A (ja) * 1995-02-24 1996-09-10 Ricoh Co Ltd 3次元造形装置
JPH10235623A (ja) * 1997-02-21 1998-09-08 Ohbayashi Corp セメント系材料を用いた立体成形方法
JP3442620B2 (ja) * 1997-07-25 2003-09-02 三菱電機株式会社 三次元成形装置および三次元成形方法
DE1061089T1 (de) 1999-06-15 2001-07-19 Sika Ag, Vormals Kaspar Winkler & Co Mehrzweck-, Polymer-Zementdispergiermittel für Beton mit hoher Fliessfähigkeit und Festigkeit
EP1138696A1 (en) 2000-03-29 2001-10-04 Sika AG, vorm. Kaspar Winkler & Co. Polymers for cement dispersing admixtures
JP2002340864A (ja) 2001-05-11 2002-11-27 Tokyo Yogyo Co Ltd 流し込み材料層の硬化状況測定方法
EP1348729A1 (de) 2002-03-25 2003-10-01 Sika Schweiz AG Polymere in festem Aggregatzustand
US7153454B2 (en) 2003-01-21 2006-12-26 University Of Southern California Multi-nozzle assembly for extrusion of wall
JP4255290B2 (ja) 2003-01-31 2009-04-15 独立行政法人産業技術総合研究所 硬化促進剤及びそれを用いる方法
RU2270091C2 (ru) 2003-11-12 2006-02-20 ОАО "Московский комбинат строительных материалов" Способ изготовления бетонных и железобетонных изделий и технологическая линия для их производства
RU2304507C2 (ru) 2005-10-13 2007-08-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Московское машиностроительное производственное предприятие "Салют" Способ заполнения теплоизолирующим материалом полости в изделии и композиционный материал для его осуществления
UA80519C2 (en) 2007-03-13 2007-09-25 Method for preparation of complex raw material composition for production of ceramics (variants)
US20090101278A1 (en) * 2007-10-17 2009-04-23 Louis Laberge-Lebel Methods for preparing freeform three-dimensional structures
JP5234538B2 (ja) 2008-01-29 2013-07-10 学校法人明治大学 セメント組成物、セメントキット、セメント及びセメントの製造方法
EP2468696A1 (de) 2010-12-24 2012-06-27 Sika Technology AG Polymer aus Maleinsäure, Allylether und Vinylacetat, dessen Herstellung und Verwendung
ES2426730T3 (es) 2011-05-10 2013-10-24 Sika Technology Ag Polímero de ácido maleico, éteres alílicos y compuestos de ácido (met)acrílico, su preparación y su utilización
GB201118807D0 (en) * 2011-11-01 2011-12-14 Univ Loughborough Method and apparatus
US9840053B2 (en) 2013-02-08 2017-12-12 Eth Zurich Apparatus and method for vertical slip forming of concrete structures
US20140284832A1 (en) * 2013-03-25 2014-09-25 Petr Novikov System and Method for Manufacturing a Three-Dimensional Object from Freely Formed Three-Dimensional Curves
US20150072068A1 (en) * 2013-09-06 2015-03-12 Elwha, Llc Systems and methods for manufacturing concrete structures
JPWO2015059956A1 (ja) 2013-10-23 2017-03-09 日本電気株式会社 構造物診断装置、構造物診断方法、及びプログラム
JP6256053B2 (ja) * 2014-01-31 2018-01-10 宇部興産株式会社 超高強度繊維補強コンクリートの表面仕上げ方法
JP6030185B2 (ja) * 2014-05-14 2016-11-24 ソク−ムン,キム 3dプリンティング装置及び方法、これを利用した鉄骨コンクリート構造物の施工方法
CN105328901A (zh) * 2014-07-30 2016-02-17 北京数码视讯科技股份有限公司 3d打印方法、装置及3d打印机
DE102014018579A1 (de) 2014-12-17 2016-06-23 Voxeljet Ag Verfahren zum Herstellen dreidimensionaler Formteile und Einstellen des Feuchtegehaltes im Baumaterial
JP6919136B2 (ja) * 2015-07-23 2021-08-18 太平洋セメント株式会社 造形用セメント組成物、およびセメント質硬化体の製造方法
CN105216318B (zh) * 2015-10-14 2017-10-13 北京工业大学 3d立体复印机
US20160107332A1 (en) * 2015-12-28 2016-04-21 Caterpillar Inc. 3d printing system
CN105625720B (zh) * 2016-01-05 2018-10-23 江苏敦超电子科技有限公司 多材料建筑三维打印成型方法
JP2017185645A (ja) 2016-04-01 2017-10-12 太平洋セメント株式会社 セメント質混練物の造形用付加製造システム

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