ES2925800T3 - Procedimiento para la impresión en tres dimensiones de composiciones aglutinantes minerales - Google Patents

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Abstract

La presente invención se refiere a un método para la impresión 3D de composiciones aglutinantes minerales hidratadas, en cuyo método se mezcla un acelerador acuoso con la composición aglutinante en un mezclador continuo. El método según la invención es muy robusto y permite imprimir rápidamente incluso grandes cuerpos moldeados que tienen una superficie estética uniforme y muy buenas propiedades de desarrollo de resistencia. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Procedimiento para la impresión en tres dimensiones de composiciones aglutinantes minerales
Campo técnico
La invención se refiere a un procedimiento para la impresión en tres dimensiones de composiciones aglutinantes minerales y artículos moldeados fabricados con ellas.
Estado de la técnica
El hormigón de construcción es fundido usualmente para el moldeo en encofrados y allí se deja curar. La manufactura del encofrado causa costes de materiales y requiere tiempo, se limita el moldeo y los encofrados son tratados frecuentemente con aceites para encofrado que contaminan el medio ambiente.
El problema de los elevados costes y limitación en el moldeo durante el uso de encofrados fue solucionado parcialmente por ejemplo en los plásticos termoplásticos mediante el uso de procedimientos de impresión en tres dimensiones.
El procedimiento de impresión en tres dimensiones es denominado también como construcción de molde libre. Los materiales típicos para la impresión en tres dimensiones son plásticos termoplásticos, que son calentados y aplicados en el estado plástico en modo de puntos o en modo de capas. Usualmente, la aplicación del material ocurre mediante una cabeza móvil de presión que es controlada mediante un ordenador. Mediante el enfriamiento los polímeros ganan suficiente firmeza para mantener la forma dada.
La impresión en tres dimensiones de materiales de construcción, en especial de materiales cementosos, es sin embargo claramente difícil. El cemento alcanza su firmeza por reacción con agua en un proceso que transcurre químicamente, la hidratación del cemento. Típicamente, el intervalo de tiempo de mezcla del cemento con agua y el logro de suficiente firmeza para que se soporte a sí mismo, está en el intervalo de varias horas. La impresión en tres dimensiones requiere sin embargo un rápido desarrollo de firmeza o al menos una buena estabilidad de moldeo del material aplicado.
Por ello, algunos usuarios utilizan mezclas de hormigón o mortero, que contienen muy poca agua y por ello son muy rígidos. Tales mezclas se dejan impulsar sólo por cortas distancias y con elevada represión de bomba y el artículo moldeado así fabricado contiene frecuentemente defectos, como por ejemplo inclusiones de aire, es ópticamente no homogéneo y/o exhibe una mala unión entre las capas individuales aplicadas.
Otro problema es el transporte de la mezcla de mortero o de hormigón hasta el dispositivo de impresión, en especial para la impresión de estructuras grandes. Sólo las mezclas que pueden transportarse bien pueden ser transportadas a través de una distancia grande desde el mezclador hasta la cabeza de impresión. Sin embargo, tales mezclas típicamente no son autoportantes y por ello no son adecuadas para la impresión.
El documento CN 203357623 describe un procedimiento en el cual, justo antes de la aplicación del hormigón, de éste se retira una parte del agua mediante vacío para obtener un material rígido autoportante. Tales instalaciones son costosas, laboriosas y elevan el peso de la cabeza de impresión de manera indeseada, frecuentemente el material así obtenido no es homogéneo, lo cual puede conducir por un lado a defectos ópticos pero también a la formación de grietas.
El documento WO 2013/064826 describe un procedimiento para la aplicación en modo de capas de un material cementoso. Se describe la adición de un acelerante, que ocurre mediante una entrada separada que está ubicada en la cercanía de la boquilla con la cual se aplica el material cementoso, sin uso de un dispositivo de mezcla para mezclar el acelerante con el material cementoso. El arreglo descrito no es adecuado para mezclar efectivamente el material cementoso con el acelerante.
El documento CN 104310918 describe un material cementoso para la impresión en tres dimensiones, en donde se fabrica una mezcla previa de acelerante y agente de retardo, y se añade después ésta a la mezcla cementosa seca, antes de mezclarla con agua. Aunque contienen un agente de retardo, las mezclas cementosas, que durante la mezcla con agua ya contienen el acelerante, son muy difícilmente controlables en su comportamiento de curado. El documento JP H0262205 A describe un dispositivo para la agitación, mezcla y descarga continua de un material hidráulico, que se mezcla con un acelerante. El material descargado es llenado en un encofrado fijo o móvil.
El documento DE 29 47 913 A1 describe una máquina para la inyección de hormigón húmedo. En este caso se transporta un hormigón seco, y la adición y mezcla de agua y aditivos, como acelerantes de la solidificación, ocurre justo inmediatamente antes de la manguera de atomización con boquilla de atomización. El concreto es transportado mediante aire a presión desde la boquilla de inyección y es atomizado en la pared que va a ser recubierta.
El documento JP 3080627 B2 describe un dispositivo para la mezcla continua de agregados, agente de curado y resina. En este caso se mezcla primero el agente de curado con los agregados, y a continuación se añade mezclando la resina.
El documento CN 106988535 A describe una cabeza de impresión en tres dimensiones, en la cual se mezclan el material de impresión y aditivo.
El documento CN 204 354 263 U describe un dispositivo para la mezcla y extrusión de líquidos de Bingham de varios componentes.
Los procedimientos anteriores no solucionan el problema de manera satisfactoria, la velocidad de manufactura es baja, los costes de producción son elevados, el aspecto óptico es deficiente y/o la resistencia el artículo moldeado es insuficiente.
Existe por ello demanda por procedimientos mejorados para la impresión en tres dimensiones de composiciones aglutinantes minerales, que superen tanto como sea posible las desventajas mencionadas anteriormente.
Presentación de la invención
Por ello, es objetivo de la presente invención, poner a disposición un procedimiento mejorado para la impresión en tres dimensiones de composiciones aglutinantes minerales. En particular, el procedimiento debería hacer posible una aplicación eficiente, confiable y tan rápida como fuese posible de la composición aglutinante mineral. Esto, tanto como sea posible, con elevada calidad de las capas aplicadas respecto al desarrollo de resistencia y uniformidad óptica.
De modo sorprendente, este objetivo es logrado mediante un procedimiento, como se describe en la reivindicación 1.
La separación de las etapas de "suministro de la composición aglutinante mineral que tiene agua" y "mezcla del acelerante acuoso con la composición aglutinante que tiene agua" causa una fuerte flexibilización del procedimiento. La composición aglutinante mineral que tiene agua conserva bien su facilidad de procesamiento durante un intervalo de tiempo más largo, porque el acelerante acuoso es introducido mezclándolo primero con el mezclador continuo. Mediante ello se evita una elevada presión en el dispositivo de transporte, en particular en una manguera, entre las bombas y mezclador continuo, así como una rigidez o curado prematuros de la composición aglutinante, y con ello un posible bloqueo del dispositivo de impresión, especialmente durante tiempos de espera no programados.
Además, el lugar de suministro de la composición aglutinante que tiene agua y el lugar de aplicación pueden estar separados espacialmente, lo cual es ventajoso debido a las condiciones de espacio frecuentemente estrechas en el sitio de impresión.
Mediante el uso del mezclador continuo con por lo menos un elemento dinámico de mezcla, se mezcla muy bien y de manera efectiva el acelerante acuoso con la composición aglutinante que tiene agua, mediante lo cual curan rápida y uniformemente las capas aplicadas.
De modo sorprendente, la descarga del material desde el mezclador continuo es muy constante, y esto, aunque la tasa de entrega de la bomba durante el transporte de la composición aglutinante mineral que tiene agua hasta el mezclador está sujeta a fluctuaciones, que frecuentemente es el caso con bombas normales de concreto o mortero. También, la calidad de la composición aglutinante mineral acelerada que sale del mezclador es muy constante, aunque la calidad de la composición aglutinante mineral que tiene agua exhiba fluctuaciones. Éstas fluctuaciones pueden surgir de fluctuaciones en la calidad, en especial de la distribución de tamaño de partículas de los materiales de relleno o fluctuaciones en la composición del aglutinante mineral y/o ligeras desviaciones en la dosificación de los componentes. Además, la composición aglutinante acelerada después del mezclador continuo está sin grandes inclusiones de aire y es muy homogénea, y la forma de las capas aplicadas es muy uniforme y ópticamente atractiva, sin defectos.
Mediante el procedimiento, la composición aglutinante acelerada puede ser aplicada de modo y forma confiables y en capas homogéneas, mediante lo cual pueden fabricarse de manera simple artículos moldeados grandes, con mínima destinación de tiempo, y con atractivo estético.
Las formas particularmente preferidas de realización de la invención son objetivo de las reivindicaciones dependientes.
Rutas para la realización de la invención
Es objetivo de la invención un procedimiento para la aplicación de una composición aglutinante mineral mediante impresión en tres dimensiones, que comprende las etapas de:
- suministro de una composición aglutinante mineral que tiene agua,
- alimentación de la composición aglutinante mineral que tiene agua, en particular mediante una bomba, a un mezclador continuo que comprende
• una zona de mezcla con por lo menos un elemento dinámico de mezcla y por lo menos una entrada, • una zona de extracción unida con la zona de mezcla, con por lo menos un dispositivo de extracción y una salida,
en donde la composición aglutinante mineral que tiene agua es transportada a través de la por lo menos una entrada a la zona de mezcla,
- alimentación de por lo menos un acelerante acuoso para el curado de la composición aglutinante mineral que tiene agua, en la zona de mezcla del mezclador continuo,
- mezcla del por lo menos un acelerante acuoso con la composición aglutinante que tiene agua en la zona de mezcla del mezclador continuo, hasta dar una composición aglutinante acelerada,
- transporte de la composición aglutinante acelerada por medio del dispositivo de extracción hasta la salida, y - aplicación en capas de la composición aglutinante acelerada, en particular mediante una cabeza móvil de impresión,
en donde el acelerante acuoso contiene por lo menos un compuesto elegido de entre el grupo consistente en aminoalcoholes, nitratos alcalinos y alcalinotérreos, nitritos alcalinos y alcalinotérreos, tiocianatos alcalinos y alcalinotérreos, halogenuros alcalinos y alcalinotérreos, carbonatos alcalinos y alcalinotérreos, glicerina, derivados de glicerina, glicoles, derivados de glicol, sales de aluminio, hidróxidos de aluminio, hidróxidos alcalinos y alcalinotérreos, silicatos alcalinos y alcalinotérreos, óxidos alcalinos y alcalinotérreos, semillas de cristalización, en particular compuestos de hidrato de silicato de calcio en forma finamente dividida, y mezclas de ellos.
La impresión en tres dimensiones es un procedimiento de moldeo libre de encofrados. El material es aplicado capa por capa y así genera objetos tridimensionales. Al respecto, la construcción en capas ocurre mediante control por ordenador, a partir de uno o varios materiales sólidos o líquidos, de acuerdo con masas y formas preestablecidas. En el presente documento se entiende por "impresión en tres dimensiones", también denominada como "construcción libre de molde", un procedimiento para la fabricación de artículos moldeados, en el cual se aplica en varias capas o en pequeñas porciones un material moldeable, y después del curado se forma un artículo moldeado sólido. En este caso, la aplicación de las capas no ocurre por atomización.
En el presente documento se entiende por "aglutinante mineral" en particular un aglutinante que reacciona en presencia de agua en una reacción de hidratación, hasta dar hidratos o fases de hidratos sólidos.
En el presente documento, se entiende por "composición aglutinante mineral" de modo correspondiente una composición que contiene por lo menos un aglutinante mineral. Esta contiene en particular el aglutinante, materiales de relleno y opcionalmente uno o varios aditivos.
En el presente documento se entiende por "composición aglutinante mineral que tiene agua" una composición aglutinante mineral mezclada con agua, en particular en forma fluida.
En el presente documento se entiende por "aglutinante cementoso" en particular un aglutinante con una proporción de al menos 5 % en peso, en particular al menos 20 % en peso, preferiblemente al menos 35 % en peso, en especial al menos 65 % en peso, para un contenido máximo de 100 % en peso, de clínker de cemento. El clínker de cemento comprende preferiblemente un clínker de cemento Portland, un clínker de aluminato de calcio o un clínker de sulfoaluminato de calcio. Con clínker de cemento se indica en el presente documento en particular clínker de cemento molido.
En el presente documento se entienden por "mortero" u "hormigón" dispersiones acuosas que contienen por lo menos un cemento y por lo menos un material mineral de relleno, y que son capaces de curar después de la hidratación del cemento hasta una forma sólida. Se entienden por "mortero" en este caso dispersiones que contienen materiales de relleno con tamaños de partícula de máximo aproximadamente 8 mm, y se entienden por "hormigón" dispersiones que contienen también materiales de relleno con tamaños de partícula superiores a 8 mm. En el presente documento, se entiende por "mortero fresco" u "hormigón fresco", un mortero u hormigón inmediatamente después de la mezcla de los componentes con agua.
En el presente documento se entiende por "autoportante" una propiedad del material en la cual después del moldeo el material cambia las dimensiones individuales en máximo 10 %, en tanto no haya influencia de una fuerza exterior. Esto significa que, después del curado, una cuerda extrudida con sección transversal cuadrada y una longitud lateral de 10 mm exhibe una altura de 9 a 10 mm y un ancho de 10 a 11 mm.
En el presente documento se entiende por "elemento dinámico mixto", un componente que comprende elementos móviles y es adecuado para mezclar componentes sólidos y/o líquidos.
Mediante el procedimiento se suministra una composición aglutinante mineral que tiene agua. Ésta contiene por lo menos un aglutinante mineral. Un aglutinante mineral adecuado es en particular un aglutinante mineral que reacciona en presencia de agua en una reacción de hidratación hasta dar hidratos o fases de hidratos sólidos. Éste puede ser en particular un aglutinante hidráulico, que puede curar con agua también bajo agua, como en particular cemento o cal hidráulica, o un aglutinante hidráulico latente, que cura con agua bajo el efecto de aditivos, como en particular escorias, o un aglutinante puzolánico, como en particular cenizas volantes, o un aglutinante no hidráulico, como en particular yeso en forma de anhidrita o semihidrato de yeso. Preferiblemente el aglutinante mineral es elegido de entre el grupo consistente en cemento, yeso, cal calcinada, escorias y cenizas volantes y mezclas de ellos.
Preferiblemente la composición aglutinante mineral comprende por lo menos un aglutinante hidráulico, preferiblemente un aglutinante cementoso. Preferiblemente el aglutinante hidráulico es elegido de entre el grupo consistente en cemento Portland, cemento de aluminato de calcio, cemento de sulfoaluminato de calcio y mezclas de ellos.
Como cemento puede usarse todo tipo de cemento disponible o una mezcla de dos o varios tipos de cemento, por ejemplo los cementos clasificados bajo la Norma DIN EN 197-1: cemento Portland (CEM I), cemento compuesto de Portland (CEM II), cemento de escoria de alto horno (CEM III), cemento puzolánico (CEM IV) y cemento compuesto (CEM V). De manera evidente son igualmente adecuados cementos que son fabricados de acuerdo con un estándar alternativo, como por ejemplo el estándar ASTM o el estándar indio.
De modo particular se prefiere un cemento de acuerdo con DIN EN 197-1, un cemento de sulfoaluminato de calcio, un cemento de aluminato de calcio o mezclas de ellos, dado el caso en una mezcla con sulfato de calcio.
Con máxima preferencia es cemento Portland o un cemento que contiene cemento Portland de acuerdo con DIN EN 197-1. El cemento Portland está disponible de modo particularmente fácil y hace posibles morteros con buenas propiedades.
Son especialmente adecuadas también mezclas de cemento, cemento de aluminato de calcio y sulfato de calcio o mezclas de cemento y cemento de sulfoaluminato de calcio. Tales mezclas aglutinantes hacen posibles tiempos de curado cortos y elevadas consistencias tempranas.
Se prefiere una proporción de aglutinante hidráulico sobre la totalidad del aglutinante mineral de al menos 5 % en peso, en particular al menos 20 % en peso, más preferiblemente al menos 35 % en peso, en especial al menos 65 % en peso, para una proporción máxima de 100 % en peso. De acuerdo con otra forma de realización ventajosa, el aglutinante mineral consiste en hasta 95 a 100 % en peso de aglutinante hidráulico, en particular de clínker de cemento.
Puede ser ventajoso también cuando la composición aglutinante contiene adicionalmente o en lugar de un aglutinante hidráulico, otro aglutinante. Estos son en particular aglutinantes hidráulicos latentes y/o aglutinantes puzolánicos. Los aglutinantes hidráulicos latentes y/o puzolánicos adecuados son en particular escorias, escoria granulada, cenizas volantes y/o sílice pirógena.
La composición aglutinante mineral contiene preferiblemente además materiales de relleno, en particular materiales de relleno minerales. Los materiales de relleno son materiales en partículas sólidos químicamente inertes y son ofrecidos en diferentes formas, tamaños y como materiales diferentes, que varían desde partículas de arena muy finamente divididas hasta piedras grandes gruesas. En principio son adecuados todos los materiales de relleno que se usan comúnmente para concreto y mortero. Son ejemplos de materiales de relleno particularmente adecuados agregados, grava, arena, en particular arena de cuarzo y arena caliza, piedras trituradas, guijarros calcinados o materiales de relleno livianos como arcilla expandida, vidrio expandido, espuma de vidrio, piedra pómez, perlita y vermiculita. Otros materiales de relleno ventajosos son carbonato de calcio, oxido de aluminio, ácido silícico amorfo (sílice pirógena) o ácido silícico cristalino (harina de cuarzo).
El tamaño de partícula está determinado por la aplicación y está en el intervalo de 0.1 pm a 32 mm y más. Preferiblemente se mezclan diferentes tamaños de partícula para ajustar de modo óptimo las propiedades de la composición aglutinante mineral que tiene agua. Pueden mezclarse también materiales de relleno de diferentes materiales. El tamaño de partícula puede ser determinado con ayuda de un análisis por cribado.
Se prefieren materiales de relleno con tamaños de partícula de máximo 8 mm, más preferiblemente máximo 5 mm, aún más preferiblemente máximo 3.5 mm, con máxima preferencia de máximo 2.2 mm.
Preferiblemente, la composición aglutinante mineral contiene materiales de relleno de los cuales por lo menos 30 % en peso, más preferiblemente por lo menos 40 % en peso, con máxima preferencia por lo menos 50 % en peso, es más pequeño que 2 mm, preferiblemente más pequeño que 1 mm, más preferiblemente más pequeño que 0.5 mm, referido a la cantidad total de 100 % en peso de todos los materiales de relleno en la composición aglutinante.
Los materiales de relleno adecuados con tamaños de partícula más pequeños son en particular arena de cuarzo fina o polvo de carbonato de calcio. Las composiciones aglutinantes con tales tamaños de partícula pueden ser bien transportadas, se dejan mezclar bien en el mezclador continuo con el acelerante acuoso y después de la aplicación dan como resultado una superficie muy homogénea.
En aplicaciones especiales pueden usarse también materiales de relleno con tamaños de partícula de hasta 32 mm, más preferiblemente a 20 mm, con máxima preferencia a 16 mm.
Opcionalmente la composición aglutinante mineral que tiene agua puede involucrar al menos un aditivo, por ejemplo un aditivo para hormigón y/o un aditivo para mortero y/o sustancias químicas del proceso. El al menos un aditivo comprende en particular un antiespumante, un humectante, un colorante, un conservante, un superplastificante, un agente de retardo, otros acelerantes, un polímero, un formador de poros con aire, un agente auxiliar de reología, un modificador de viscosidad, un agente auxiliar de bombeo, un reductor de contracción o un inhibidor de corrosión o combinaciones de ellos.
El uso de un superplastificantes o agente de licuefacción en la composición aglutinante mineral que tiene agua mejora la fluidez de la composición. Como superplastificantes entran en consideración por ejemplo lignosulfonatos, condensados de naftaleno-formaldehído sulfonados, condensados de melamina-formaldehído sulfonados, copolímeros sulfonados de vinilo, polialquilenglicoles con grupos fosfonato, polialquilenglicoles con grupos fosfato, policarboxilatos o policarboxilatoéteres, o mezclas de los superplastificantes mencionados, en donde por policarboxilatoéteres se entienden polímeros de peine con grupos aniónicos en el esqueleto de polímero y cadenas laterales de óxido de polialquileno, en donde los grupos aniónicos son elegidos en particular de entre grupos carboxilato, grupos sulfonato, grupos fosfonato o grupos fosfato.
El superplastificante comprende preferiblemente un policarboxilatoéter. En particular, el superplastificante es un polímero de peine que comprende un esqueleto de policarboxilato con cadenas laterales de óxido de polialquileno unidas a él, en particular cadenas laterales de óxido de polietileno. Las cadenas laterales están unidas al esqueleto de policarboxilato al respecto en particular mediante grupos éster, éter, imido y/o amido.
Los polímeros de peine correspondientes son distribuidos comercialmente también por Sika Schweiz AG bajo la serie de nombre comercial Sika® ViscoCrete®.
El uso de agentes de retardo de curado puede ser ventajoso, puesto que mediante ello se prolonga el tiempo de procesamiento de la composición aglutinante que tiene agua. El agente de retardo de curado es preferiblemente un ácido hidroxicarboxílico, en particular ácido tartárico, ácido cítrico o ácido glucónico, un azúcar, en particular sacarosa como un fosfato o un fosfonato, o sus sales o mezclas de ellos.
El uso de agentes auxiliares de reología puede ser ventajoso, puesto que mediante él puede mejorarse la cohesión de la composición. Los agentes auxiliares de reología preferidos son polisacáridos naturales o modificados, en particular ésteres o éteres de celulosa, almidones, almidones modificados, xantano, Welan, Diutan o carragenina. En particular, los agentes auxiliares de reología preferidos son metilcelulosa, hidroxietilcelulosa, metilhidroxietilcelulosa o goma xantano, o mezclas de ellos.
El uso de agentes auxiliares de bombeo puede ser ventajoso, puesto que se mejora la cohesión interna, la maleabilidad y la capacidad de deslizamiento de la composición. Preferiblemente el agente auxiliar de bombeo contiene polímeros solubles en agua, como en particular SikaPump® de Sika.
En una forma preferida de realización, la composición aglutinante contiene un polímero, en particular un polímero insoluble en agua que forma película. Cuando están presentes como dispersión en un líquido, los polímeros que forma película pueden coagular hasta dar películas durante el secado de la dispersión. Preferiblemente el polímero es un homo- o copolímero de ésteres acrílicos, un copolímero de estireno y butadieno, un copolímero de estireno y ésteres acrílicos o un homo- o copolímero de acetato de vinilo.
Las dispersiones acuosas de tales polímeros son obtenibles comercialmente, por ejemplo bajo el nombre comercial Acronal® (BASF), PrimalMR (DOW) o Revacryl (Synthomer).
Sin embargo, pueden usarse también polvos de polímero que pueden dispersarse nuevamente, que forman dispersiones durante la mezcla con agua. Tales polímeros en polvo son obtenibles comercialmente, por ejemplo bajo el nombre comercial Vinnapas® (Wacker) o Elotex® (AkzoNobel).
En particular, la composición aglutinante mineral comprende una composición aglutinante hidráulica, preferiblemente una composición de mortero u hormigón, o consiste en ella.
La composición aglutinante mineral que tiene agua es suministrada preferiblemente mediante mezcla de una composición aglutinante mineral seca con agua. El agua puede contener adicionalmente aún aditivos en forma disuelta o dispersa. Sin embargo, los aditivos pueden mezclarse también después de la adición del agua, como sólidos, o en forma disuelta, con la composición aglutinante mineral que tiene agua.
El suministro y fabricación de tales mezclas es conocido por los expertos, del suministro de morteros o mezclas de hormigón.
La fabricación puede ocurrir en particular en un mezclador en lote o también en un mezclador continuo.
La composición aglutinante mineral que tiene agua es preferiblemente un mortero fresco con una expansión de la torta de hormigón de por lo menos 170 mm, preferiblemente de 200 a 380 mm, de modo particular preferiblemente de 250 a 350 mm, determinada de acuerdo con DIN EN 1015-3 de acuerdo con la acentuación del embudo de decantación sin el recorrido de la mesa de esparcimiento.
Además, la composición aglutinante mineral que tiene agua es preferiblemente un hormigón fresco con un asiento de terraplén de por lo menos 100 mm, preferiblemente 200 a 295 mm, con máxima preferencia 250 a 280 mm, determinado de acuerdo con DIN EN 12350-2.
Las composiciones aglutinantes minerales que tienen agua, con tal consistencia se dejan bombear y transportar de modo particular mente bueno, y se dejan mezclar muy bien en el mezclador continuo con el acelerante acuoso. Preferiblemente, la composición aglutinante mineral que tiene agua comprende los siguientes componentes:
15-50 % en peso de cemento Portland,
40-65 % en peso de materiales de relleno,
0.01-5 % en peso de aditivos y
8-25 % en peso de agua,
referidos a 100 % en peso de la composición aglutinante mineral que tiene agua.
Además, preferiblemente la composición aglutinante mineral que tiene agua comprende los siguientes componentes:
10-30 % en peso de cemento Portland,
5-20 % en peso cemento de aluminato de calcio,
0-4 % en peso de sulfato de calcio, preferiblemente de semihidrato de sulfato de calcio,
40-65 % en peso de materiales de relleno,
0.1-10 % en peso de aditivos y
8-25 % en peso de agua,
referidos a 100 % en peso de la composición aglutinante mineral que tiene agua.
En especial, preferiblemente la composición aglutinante mineral que tiene agua comprende los siguientes componentes:
20-40 % en peso de cemento Portland, en particular cemento Portland CEM I, 40-65 % en peso de materiales de relleno con tamaño de partículas de máximo 2.2 mm, en donde preferiblemente por lo menos 50 % en peso del material de relleno exhibe un tamaño de partícula de menos de 0.5 mm,
0-2 % en peso de agente de licuefacción, en particular un policarboxilatoéter,
0-8 % en peso de polímero insoluble en agua,
0-2 % en peso de espesante,
0-1 % en peso de antiespumante,
0-5 % en peso de otros aditivos y
8-22 % en peso de agua,
referidos a 100 % en peso de la composición aglutinante mineral que tiene agua.
Otra composición aglutinante mineral que tiene agua especialmente preferida comprende los siguientes componentes:
15-28 % en peso de cemento Portland, en particular cemento Portland CEM I,
7-15 % en peso de cemento de aluminato de calcio o cemento de sulfoaluminato de calcio
0-4 % en peso de semihidrato de sulfato de calcio,
40-65 % en peso de materiales de relleno con tamaño de partículas inferior a 2.2 mm, en donde preferiblemente por lo menos 50 % en peso del material de relleno exhibe un tamaño de partícula de menos de 0.5 mm, 0.1-5 % en peso de agentes de retardo que comprenden en particular ácido tartárico y/o ácido cítrico y/o sus sales,
0-2 % en peso de agente de licuefacción, en particular un policarboxilatoéter,
0-2 % en peso de espesante,
0-1 % en peso de antiespumante,
0-5 % en peso de otros aditivos y
8-24 % en peso de agua,
referidos a 100 % en peso de la composición aglutinante mineral que tiene agua.
La composición aglutinante mineral que tiene agua es alimentada, preferiblemente mediante una bomba y una tubería de extracción, en particular una manguera, desde el sitio de suministro hasta el mezclador continuo. Preferiblemente, la composición aglutinante mineral que tiene agua puede ser transportada bien. Una buena aptitud para el transporte es importante para la impresión en tres dimensiones, porque es un requerimiento para una aplicación homogénea. En especial, para la impresión de artículos moldeados grandes, la longitud de una tubería de extracción entre la bomba y el mezclador continuo puede alcanzar hasta 50 m y más, lo cual puede conducir a elevada presión en la tubería de extracción. Una elevada presión, en particular en una manguera, es desventajosa porque el material es fuertemente exigido y por la sobrecarga puede explotar. Las composiciones que pueden transportarse bien pueden impedir una generación de presión muy fuerte.
Preferiblemente la presión en la tubería de extracción entre la bomba y el mezclador continuo está por debajo de 40 bar, más preferiblemente por debajo de 25 bar.
Preferiblemente, antes de la alimentación de la composición aglutinante mineral que tiene agua al mezclador continuo puede transportarse una denominada "mezcla lubricante" a través de la tubería de extracción y dispositivo de impresión. La "mezcla lubricante" no es aplicada, típicamente es dispuesta en un contenedor de residuos. Las mezclas lubricantes adecuadas son en particular soluciones acuosas de un polímero orgánico, en particular SikaPump® Start 1 o una mezcla líquida diluida de agua y cemento y/o material de relleno finamente dividido, en particular piedra caliza. Preferiblemente, antes de transportar la composición aglutinante mineral que tiene agua, se bombea primero una solución acuosa de polímero y a continuación una mezcla líquida diluida de agua y cemento y/o material de relleno finamente dividido, a través de la tubería de extracción y dispositivo de impresión.
La composición aglutinante mineral que tiene agua es mezclada con un acelerante acuoso. El acelerante es ventajosamente un acelerante de solidificación y/o un acelerante de curado o una mezcla de ellos.
Como acelerantes pueden usarse una multiplicidad de sustancias conocidas por los expertos.
El acelerante acuoso contienen por lo menos un compuesto elegido de entre el grupo consistente en aminoalcoholes, nitratos alcalinos y alcalinotérreos, nitritos alcalinos y alcalinotérreos, tiocianatos alcalinos y alcalinotérreos, halogenuros alcalinos y alcalinotérreos, carbonatos alcalinos y alcalinotérreos, glicerina, derivados de glicerina, glicoles, derivados de glicol, sales de aluminio, hidróxidos de aluminio, hidróxidos alcalinos y alcalinotérreos, silicatos alcalinos y alcalinotérreos, óxidos alcalinos y alcalinotérreos, semillas de cristalización, en particular compuestos de hidrato de silicato de calcio en forma finamente dividida, y mezclas de ellos.
De modo particular preferiblemente, el acelerante acuoso contiene una sal de aluminio o hidróxido de aluminio, en particular aluminato de sodio, aluminato de potasio, sulfato de aluminio, hidroxisulfato de aluminio, hidróxido de aluminio o mezclas de ellos.
Tales compuestos de aluminio aceleran especialmente bien el curado de un aglutinante hidráulico.
Preferiblemente pueden añadirse juntos o separados también varios acelerantes acuosos, que se diferencian en la composición.
Con ello se realiza por ejemplo un ajuste flexible de las más diversas aplicaciones.
La dosificación del acelerante depende de la composición de la composición aglutinante mineral que tiene agua, en particular del tipo y cantidad de aglutinante hidráulico, del tipo y cantidad de agente de retardo, si están presentes, y la cantidad de agua así como la temperatura ambiente y la temperatura de la composición aglutinante que tiene agua.
La dosificación del acelerante ocurre preferiblemente en una cantidad tal que la composición acelerada permanece bien moldeable durante algunos segundos hasta algunos minutos. Mediante ello pueden aplicarse de modo homogéneo las capas, forman una buena cohesión y la superficie del artículo moldeado fabricado puede, en tanto se desee, ser aún tratada adicionalmente, por ejemplo suavizada.
Si el acelerante es dosificado en una cantidad insuficiente, entonces la composición aglutinante acelerada aplicada en capas alcanza tardíamente la consistencia necesaria, con la cual pueda aplicarse otra capa sobre ella. Por ello tiene que disminuirse fuertemente la velocidad de impresión o tienen que introducirse tiempos de espera, lo cual retarda la terminación de la pieza moldeada.
Si la dosificación de acelerante es muy alta, entonces puede ocurrir que la composición aglutinante mineral acelerada cura ya en el mezclador, al menos parcialmente, lo cual puede conducir a un bloqueo del mezclador, o el curado parcial ocurre justo después del mezclador antes o durante la aplicación, lo cual puede conducir a que la capa aplicada sea no homogénea y quebradiza, y el material compuesto sea inadecuado frente a una capa aplicada posteriormente.
Preferiblemente la mezcla de la composición aglutinante mineral con el acelerante acuoso ocurre justo antes de la aplicación de la composición aglutinante mineral acelerada.
Preferiblemente el acelerante acuoso es dosificado en una cantidad en el intervalo de 0.3 a 8 partes en peso, más preferiblemente 0.4 a 5 partes en peso, aún más preferiblemente 0.5 a 2.5 partes en peso, calculado como sólidos sin agua, referida a 100 partes en peso de aglutinante mineral.
Aparte del acelerante, pueden mezclarse todavía otros aditivos con la composición aglutinante mineral que tiene agua, con el mezclador continuo.
El por lo menos un acelerante acuoso y, dado el caso, otros aditivos, son dosificados preferiblemente mediante dispositivos de dosificación en la zona del mezclador continuo.
El transporte hasta el mezclador de la composición aglutinante mineral que tiene agua y el acelerante acuoso y, opcionalmente, otros aditivos puede ocurrir por ejemplo mediante uno o varios dispositivos de transporte, en particular bombas y tuberías de extracción. Los dispositivos de transporte pueden ser controlados al respecto en particular mediante una unidad de control, en particular independientemente uno de otro.
Preferiblemente el mezclador continuo está montado sobre una cabeza móvil de impresión.
Preferiblemente la cabeza de impresión exhibe una boquilla de descarga para la aplicación en capas de la composición aglutinante mineral acelerada. Preferiblemente el mezclador continuo está montado sobre la cabeza móvil de impresión, inmediatamente junto a esta boquilla de descarga. Mediante ello se ajusta de manera focalizada el desarrollo cronológico de resistencia del aglutinante mineral. En particular, mediante la adición de un acelerante puede acelerarse fuertemente en suma la aplicación.
Preferiblemente las dimensiones y el peso del mezclador continuo son ajustados al tamaño de la cabeza de impresión. De este modo, es ventajoso cuando el mezclador en un dispositivo de impresión para el moldeo de partes pequeñas es también más pequeño, comparado con el mezclador de un dispositivo de impresión para partes moldeadas grandes como partes de casas o muros.
De este modo, el mezclador continuo puede tener un peso de 20 a 100 kg o más para la impresión de partes moldeadas en el orden de magnitud de varios metros, o un peso de aproximadamente 1 a 20 kg para la impresión de partes moldeadas en el orden de magnitud de aproximadamente 5 cm a 1 m.
Con el mezclador continuo el acelerante es introducido mezclando en la composición aglutinante mineral de modo muy rápido, eficiente y homogéneo. Esto es importante para que la composición sea homogénea durante la aplicación en capas y cure de manera uniforme y rápida.
En una forma ejemplar de realización, el mezclador comprende más de una entrada, en particular dos, tres, cuatro, cinco, seis, siete u ocho entradas.
El suministro de varias entradas ofrece como ventaja que mediante ello pueden alimentarse en particular componentes que reaccionan mutuamente o juntos no son estables al almacenamiento, mediante entradas separadas a la zona de mezcla del mezclador.
Los mezcladores particularmente adecuados son descritos en la inscripción internacional con el número de solicitud PCT/EP2017/054824.
Preferiblemente, la mezcla de la composición aglutinante mineral que tiene agua con el acelerante acuoso en la zona de mezcla ocurre a un número de revoluciones del asta de agitación de 500 a 3000 revoluciones por minuto, más preferiblemente de 650 a 2500 revoluciones por minuto, aún más preferiblemente de 800 a 2000 revoluciones por minuto, con máxima preferencia de 1000 a 1500 revoluciones por minuto.
La mezcla a elevado número de revoluciones causa una mezcla rápida y eficiente de la composición aglutinante con el acelerante, lo cual es especialmente importante porque un acelerante mal distribuido en la composición aglutinante mineral acuosa de modo muy rápido y puntual conduce a viscosidad muy elevada y/o al endurecimiento del aglutinante, que puede conducir al bloqueo y/o deterioro del mezclador. Si por el contrario el acelerante es mezclado de modo muy rápido y eficiente con la composición aglutinante mineral acuosa, la elevación de la viscosidad y el endurecimiento ocurren de manera homogénea y controlable, sin bloqueo del mezclador y la composición aglutinante mineral acelerada puede ser aplicada sin perturbaciones.
Preferiblemente el tiempo de residencia en el mezclador de la composición aglutinante mineral que tiene agua es inferior a 10 s, más preferiblemente inferior a 7 s, de modo particular preferiblemente inferior a 4 s.
El tiempo de residencia medio de la composición aglutinante en el dispositivo de mezcla, es al respecto el intervalo de tiempo que permanece en promedio una partícula en el dispositivo de mezcla, desde la entrada hasta la salida. El mezclador continuo, en particular en la forma preferida, causa una distribución particularmente buena del acelerante en la composición aglutinante, lo cual conduce a un curado homogéneo de la composición aglutinante acelerada, sin formación de grumos o mala unión de los componentes.
De modo sorprendente, el uso del acelerante acuoso en combinación con el empleo del mezclador continuo puede compensar las fluctuaciones comunes en la composición de la composición aglutinante mineral que tiene agua, como fluctuaciones en el contenido de agua, en la distribución de tamaño de partículas de los materiales de relleno o en la calidad del cemento, con lo cual las propiedades de la composición aglutinante acelerada son muy constantes y el procedimiento es muy robusto, lo cual es extraordinariamente ventajoso.
La composición aglutinante acelerada es bien moldeable inmediatamente después de la introducción con mezcla del acelerante y puede ser aplicada con la cabeza de impresión en capas homogéneas. Éstas capas son autoportantes después de corto tiempo y muestran un rápido desarrollo de resistencia. Por ello, las capas siguientes pueden ser aplicadas en cortos intervalos y en la altura de varios centímetros, sin problema sobre la capa subyacente.
La composición aglutinante acelerada es aplicada preferiblemente mediante una cabeza móvil de impresión.
La cabeza de impresión dispone en particular de al menos una abertura de descarga, que puede ser idéntica a la salida del mezclador continuo, por la cual puede descargarse el material curable.
La buena estabilidad de las capas aplicadas ahorra el acarreo de placas de encofrado a la abertura de descarga de la cabeza de impresión.
Sin embargo, en aplicaciones especiales puede ser ventajoso cuando las placas de encofrado son acarreadas directamente a la abertura de descarga.
Preferiblemente la abertura de descarga se encuentra en una boquilla de descarga, que moldea el material descargado. El molde no está limitado, pero debería ajustarse al tamaño máximo de partículas del material que va a ser descargado. Preferiblemente la boquilla de descarga exhibe una forma rectangular, cuadrada o redonda. En la boquilla de descarga pueden montarse aún otros elementos de moldeo.
En una variante preferida, la cabeza de impresión es móvil en una, dos o tres direcciones espaciales. De modo particular se prefiere una cabeza de impresión que es móvil en las tres direcciones espaciales. Mediante ello puede fabricarse en modo y forma particularmente simple casi cualquier artículo moldeado.
El movimiento de la cabeza de impresión puede ser realizado en particular montando la cabeza de impresión sobre un brazo convencional de robot, que es móvil en una, dos o tres direcciones espaciales.
Preferiblemente la cabeza de impresión se encuentra sobre un sistema de portal de robot de 3 ejes. Esto hace posible la impresión rápida también de artículos moldeados grandes con moldeo más flexible.
También es posible realizar movimientos en una, dos o tres direcciones espaciales mediante movimientos correspondientes de la zona de espacio de instalación. El espacio de instalación es al respecto la zona, por ejemplo una superficie, sobre la cual se construye el artículo moldeado.
Preferiblemente, la composición aglutinante mineral acelerada, cuando fue preparada y aplicada a 21 °C, 8 horas, más preferiblemente 4 horas, con máxima preferencia 1 hora, después de la mezcla con el acelerante acuoso exhibe una resistencia a la presión de por lo menos 10 MPa, en donde la resistencia a la presión es determinada de acuerdo con EN 196-1.
Con el procedimiento de acuerdo con la invención pueden crearse de modo sorprendente artículos moldeados rápidamente mediante aplicación en capas.
La altura de una capa individual, medida típicamente en una dirección esencialmente perpendicular a los planos formados por capas individuales, en particular en dirección vertical, es preferiblemente 1 mm a 200 mm, más preferiblemente 5 mm a 100 mm, en particular 10 mm a 50 mm.
La altura total del artículo moldeado o el espesor de todas las capas individuales del artículo moldeado, tomada conjuntamente es preferiblemente 0.01 m a 100 m o más, más preferiblemente 0.1 m a 80 m, aún más preferiblemente 0.3 m a 30 m, en particular 0.5 m a 10 m. Este es el caso particular en que la composición aglutinante mineral comprende una composición de hormigón o de mortero, o consiste en ella.
La superficie del artículo moldeado puede, en tanto aún es procesable, ser suavizada, arreglada o en especial moldeada con herramientas adecuadas. Esto puede ocurrir como parte de la fabricación automática, o manualmente como etapa separada. La superficie puede estar provista también de un recubrimiento funcional o decorativo, por ejemplo con un color.
Los artículos moldeados pueden también, en tanto aún son procesables, ser cortados con herramientas adecuadas. De este modo, pueden introducirse en el artículo moldeado perforaciones, en particular para aberturas para ventanas, aberturas para puertas, pasajes y también cortes, en particular para etapas posteriores del procesamiento. El artículo moldeado fabricado con el procedimiento de acuerdo con la invención puede exhibir casi cualquier forma. El artículo moldeado es por ejemplo un edificio, una parte prefabricada para un edificio, un elemento de construcción, una mampostería, un puente, una columna, un elemento de decoración, como por ejemplo montañas, arrecifes artificiales, o esculturas, una piscina, una fuente o una tina. Al respecto, el artículo moldeado puede representar una forma maciza o una forma hueca, con o sin piso.
El artículo moldeado puede ser fabricado directamente en el sitio y ya no ser movido después de la aplicación. El artículo moldeado puede ser fabricado sin embargo en otro sitio, en particular en una fábrica. Esto ocurre preferiblemente sobre una base, sobre la cual no está adherido. Después del curado puede transportarse el artículo moldeado al sitio deseado.
Ejemplos
A continuación se citan ejemplos de realización, que deberían ilustrar en más detalle la invención descrita. Evidentemente, la invención no está limitada a estos ejemplos de realización descritos.
Materiales usados
Sigunit®-L53 AF (CC) es un acelerante acuoso no alcalino a base de sulfato de aluminio, con un contenido de sólidos de aproximadamente 52 % en peso, obtenible de Sika.
Betoflow® D es un polvo fino de carbonato de calcio de 1-5 pm de tamaño de partículas, obtenible de Omya.
Nekafill® 15 es una harina de piedra caliza, obtenible de Kalkfabrik Netstal.
Sika® ViscoCrete®-3088 S es un agente de retardo acuoso/superplastificante a base de un policarboxilatoéter, obtenible de Sika.
Carbowet® 4000 es un antiespumante, obtenible de Air Products Chemicals Europe.
SikaPump® es un agente auxiliar de bombeo, que contiene polímeros solubles en agua, obtenible de Sika.
Descripción del procedimiento de impresión
Para la impresión en tres dimensiones se usó un robot de portal de 3 ejes.
El robot de portal fue equipado con una cabeza de impresión, que era móvil en todas las 3 direcciones espaciales. En la cabeza de impresión estaba integrado un mezclador continuo dinámico de aproximadamente 60 kg de peso. El mezclador estaba construido como se muestra en la Fig. 1. Tenía una entrada para el mortero, una entrada para el acelerante acuoso y una salida para el mortero acelerado. El tambor contenía la zona de mezcla y la zona de extracción y tenía un diámetro de aproximadamente 100 mm. En la zona de mezcla estaba dispuesta un asta de agitación con espigas, y en la zona de extracción un tornillo sinfín de transporte con seis pasos, y el asta de agitación y el tornillo sinfín de transporte estaban dispuestos sobre el mismo eje. Las entradas estaban en la zona del asta de agitación y la salida estaba montada al final del tornillo sinfín de transporte. En la salida estaba montada una boquilla redonda con un diámetro de 40 mm.
Para el suministro del mortero fresco se usó un mezclador de restricción. Allí se mezclaron primero los componentes secos del mortero durante 1 minuto y a continuación se añadieron el agua y los componentes acuosos y se mezcló bien en un periodo de 3 minutos.
Con una bomba de tomillo sinfín se transportó el mortero a través de una manguera con un diámetro interior de 35 mm y una longitud total de 32 m hasta la primera entrada del mezclador.
El acelerante acuoso fue transportado desde un contenedor de suministro con una bomba a través de una manguera, hasta la segunda entrada del mezclador.
En el mezclador se mezcló con el acelerante acuoso continuamente la mezcla de mortero y se aplicó en capas el mortero acelerado, mediante la salida y la boquilla de la cabeza de impresión.
El transporte de la mezcla de mortero, la dosificación del acelerante, la velocidad de rotación del mezclador continuo y el movimiento de la cabeza de impresión fueron controlados mediante un programa de ordenador.
Antes de la primera mezcla de mortero se bombeó una mezcla de 1 bolsa de SikaPump® Start 1 y 30 I de agua y a continuación una mezcla de 15 kg de Nekafill® 15 y 15 kg de agua a través del dispositivo de impresión, es decir, a través de la manguera, el mezclador y la cabeza de impresión, a un contenedor de basura.
La temperatura de la mezcla de mortero que tiene agua fue de aproximadamente 19 °C, la del aire ambiente fue de aproximadamente 21 °C.
Ejemplo 1
Se preparó un mortero fresco de 120 kg de cemento Portland CEM I 52.5, 92 kg de arena de cuarzo de 0-1 mm con una humedad de 2.2 % en peso, 33 kg de Betoflow®-D, 80 kg de Nekafill® 15, 1.1 kg de Sika® Viscocrete®-3088 S, 0.004 kg de Carbowet® 4000 y 56.8 kg de agua.
El mortero fresco tenía una expansión de la torta de hormigón de 260 mm, medida de acuerdo con DIN EN 1015-3 de acuerdo con la acentuación del embudo de decantación sin el recorrido de la mesa de esparcimiento.
Con una tasa de transporte de aproximadamente 33 kg/min se transportó el mortero fresco hasta el mezclador continuo.
Con una tasa de transporte de aproximadamente 350-400 ml/min se transportó como acelerante Sigunit®-L53 AF (CC) previamente diluido (75 % en peso de Sigunit®-L53 AF (CC) y 25 % en peso de agua) hasta el mezclador continuo.
Se mezclaron continuamente el mortero fresco y el acelerante en el mezclador, a aproximadamente 1200 revoluciones del asta de agitación por minuto. La mezcla de mortero acelerada fue aplicada con la cabeza de impresión sobre una lámina plástica, que cubría un piso de hormigón, en capas de aproximadamente 50 mm de ancho y 10 mm de altura. La velocidad de la cabeza de impresión fue al respecto de 20-30 metros por minuto. Se imprimió en varias capas un marco hueco cónico, elongado, curvo y en forma de una tina de baño abierta abajo de aproximadamente 800 mm de altura. Los lados longitudinales eran paralelos, los costados redondeados y la elevación de las paredes en los costados era de aproximadamente 30°. El artículo moldeado terminado exhibía un ancho inferior y superior de aproximadamente 590 mm, una longitud inferior de aproximadamente 720 mm y una longitud superior de aproximadamente 1670 mm. La impresión del artículo moldeado requirió aproximadamente 15 minutos. La altura de las capas inferiores y las capas superiores se diferencia en no más de 5 %. El artículo moldeado impreso exhibía una forma ondulada, superficies muy uniformes sin defectos visibles.
Durante la totalidad del procedimiento de impresión, la presión en la manguera para el transporte del mortero fresco estaba en el intervalo de 3-5 bar.
Aproximadamente 16 horas después de la aplicación de la última capa se levantó el cuerpo hueco con ayuda de correas y grúa sobre una paleta de transporte, sin que surgieran deterioros sobre el artículo moldeado impreso. Después de aproximadamente cuatro días se destruyó el artículo moldeado con ayuda de un martillo pesado y se analizaron ópticamente los fragmentos. Los planos de fractura exhibían una superficie uniforme, sin inclusiones de aire o defectos. Los planos de fractura no mostraban una orientación preferida, es decir, las capas aplicadas exhibían una unión igualmente buena entre ellas y dentro de la misma capa.
Ejemplo 1 comparativo
Se repitió el ejemplo 1, sin embargo sin adición de un acelerante. El mortero fluyó desde la boquilla de descarga y no pudo ser aplicado en capas. En consecuencia, se interrumpió el ensayo.
Ejemplo 2 comparativo
Se repitió el ejemplo 1, sin embargo sin uso de un mezclador para mezclar el acelerante con la mezcla de mortero. La tubería de dosificación para el acelerante estaba montada de modo que el acelerante fue dosificado justo antes de la boquilla de descarga en el centro de la manguera. La dosificación de acelerante fue igual a la del ejemplo 1. El mortero, que se descargó de la boquilla de descarga, era muy no homogéneo. Con este mortero no fue posible una construcción de varias capas superpuestas.
Ejemplo 3 comparativo
Se repitió el ejemplo 1, sin embargo se añadió y mezcló a éste el acelerante acuoso directamente después de la preparación de la mezcla acuosa de mortero. Después de pocos segundos se endureció el mortero, ya no fue posible un transporte hasta la cabeza de impresión.
Breve descripción del dibujo
A continuación se ilustra en más detalle los ejemplos de realización de la invención, mediante el dibujo.
La Fig. 1 muestra: representación esquemática de un mezclador ejemplar.
Se muestran sólo los elementos esenciales para el entendimiento inmediato de la invención.
En la Fig. 1 se representa un mezclador 1 ejemplar. En mezclador 1 tiene un accionamiento 3 y un tambor 2 con una zona 10 de mezcla y una zona 11 de extracción. En la zona de mezcla se encuentra un asta 4 de agitación y dos entradas 6, en la zona 11 de extracción se encuentra un dispositivo 5 de extracción y una salida 7.
Al respecto, el dispositivo 5 de extracción está dispuesto directamente a continuación del asta 4 de agitación, de modo que la composición aglutinante mineral acelerada mezclada puede ser tomada a través del asta 4 de agitación directamente por el dispositivo 5 de extracción y puede ser transportada a través de la salida 7 del tambor 2.
El dispositivo 5 de extracción está configurado en esta representación como tornillo sinfín de transporte. El tornillo sinfín de transporte en esta representación tiene dos pasos 9 completos. Dependiendo del poder de transporte deseado, el tornillo sinfín de transporte está configurado o dimensionado de otro modo. El dispositivo 5 de extracción y el asta 4 de agitación están dispuestos en el mismo eje del tambor 2. En esta representación, el asta 4 de agitación está equipada con espigas 8 de modo que en una rotación del asta de agitación, la composición acuosa de aglutinante es movida en el tambor por las espigas 8.
En esta representación están dispuestas dos entradas 6 en el tambor 2.
Tales mezcladores son en especial bien adecuados para mezclar homogénea y rápidamente el acelerante acuoso con la composición aglutinante mineral que tiene agua.
Se prefiere un mezclador 1 que contiene adicionalmente un accionamiento 3, y que el elemento dinámico de mezcla comprenda un asta 4 de agitación con elementos 8 de agitación, para mezclar la composición aglutinante mineral que tiene agua con el acelerante acuoso, en donde la zona 10 de mezcla y la zona 11 de extracción están dispuestas en un mismo tambor 2.
Preferiblemente el asta 4 de agitación y el dispositivo de 5 extracción están dispuestos sobre un mismo eje, en donde el dispositivo 5 de extracción en particular comprenda en particular un tornillo sinfín de transporte.

Claims (11)

REIVINDICACIONES
1. Procedimiento para la aplicación de una composición aglutinante mineral mediante impresión en tres dimensiones, que comprende las etapas de
- suministro de una composición aglutinante mineral que tiene agua,
- alimentación de la composición aglutinante mineral que tiene agua, en particular mediante una bomba, a un mezclador (1) continuo que comprende
• una zona (10) de mezcla con por lo menos un elemento dinámico de mezcla y por lo menos una entrada (6),
• una zona (11) de extracción unida con la zona (10) de mezcla con por lo menos un dispositivo (5) de extracción y una salida (7),
en donde la composición aglutinante mineral que tiene agua es transportada a través de la por lo menos una entrada (6) a la zona (10) de mezcla,
- alimentación de por lo menos un acelerante acuoso para el curado de la composición aglutinante mineral que tiene agua, en la zona (10) de mezcla del mezclador (1) continuo,
- mezcla del por lo menos un acelerante acuoso con la composición aglutinante que tiene agua en la zona (10) de mezcla del mezclador (1) continuo, hasta dar una composición aglutinante acelerada,
- transporte de la composición aglutinante acelerada por medio del dispositivo (5) de extracción hasta la salida (7), y
- aplicación en capas de la composición aglutinante acelerada, en particular mediante una cabeza móvil de impresión,
en donde el acelerante acuoso contiene por lo menos un compuesto elegido de entre el grupo consistente en aminoalcoholes, nitratos alcalinos y alcalinotérreos, nitritos alcalinos y alcalinotérreos, tiocianatos alcalinos y alcalinotérreos, halogenuros alcalinos y alcalinotérreos, carbonatos alcalinos y alcalinotérreos, glicerina, derivados de glicerina, glicoles, derivados de glicol, sales de aluminio, hidróxidos de aluminio, hidróxidos alcalinos y alcalinotérreos, silicatos alcalinos y alcalinotérreos, óxidos alcalinos y alcalinotérreos, semillas de cristalización, en particular compuestos de hidrato de silicato de calcio en forma finamente dividida, y mezclas de ellos.
2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la composición aglutinante mineral que tiene agua comprende por lo menos un aglutinante hidráulico, preferiblemente un aglutinante cementoso.
3. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizado porque el aglutinante hidráulico es elegido de entre el grupo consistente en cemento Portland, cemento de aluminato de calcio, cemento de sulfoaluminato de calcio y mezclas de ellos.
4. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la composición aglutinante mineral contiene materiales de relleno, de los cuales por lo menos 30 % en peso, preferiblemente por lo menos 40 % en peso, con máxima preferencia por lo menos 50 % en peso, son más pequeños que 2 mm, preferiblemente más pequeños que 1 mm, más preferiblemente más pequeños que 0.5 mm, referidos a una cantidad total de 100 % en peso de todos los materiales de relleno en la composición aglutinante.
5. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la composición aglutinante mineral que tiene agua es un mortero fresco con una expansión de la torta de hormigón de por lo menos 170 mm, preferiblemente de 200 a 380 mm, de modo particular preferiblemente de 250 a 350 mm, determinada de acuerdo con DIN EN 1015-3 de acuerdo con la acentuación del embudo de decantación sin el recorrido de la mesa de esparcimiento.
6. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el acelerante acuoso es una sal de aluminio o hidróxido de aluminio, en particular aluminato de sodio, aluminato de potasio, sulfato de aluminio, hidroxisulfato de aluminio, hidróxido de aluminio o mezclas de ellos.
7. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el acelerante acuoso es dosificado en una cantidad en un intervalo de 0.3 a 8 partes en peso, preferiblemente 0.4 a 5 partes en peso, más preferiblemente 0.5 a 2.5 partes en peso, calculada como sólidos sin agua, referida a 100 partes en peso de aglutinante mineral.
8. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el mezclador continuo está montado sobre una cabeza móvil de impresión.
9. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el mezclador (1) comprende adicionalmente un accionamiento (3), y porque el elemento dinámico de mezcla comprende un asta (4) de agitación con elementos (8) de agitación para la mezcla de la composición aglutinante mineral que tiene agua con el acelerante acuoso, en donde la zona (10) de mezcla y la zona (11) de extracción están dispuestas en un mismo tambor (2).
10. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 9, caracterizado porque el asta (4) de agitación y el dispositivo (5) de extracción están dispuestos sobre un mismo eje, en donde el dispositivo (5) de extracción comprende en particular un tornillo sinfín de transporte.
11. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la mezcla de la composición aglutinante mineral que tiene agua con el acelerante acuoso en la zona de mezcla ocurre a un número de revoluciones del asta de agitación de 500 a 3000 revoluciones por minuto, preferiblemente de 650 a 2500 revoluciones por minuto, aún más preferiblemente de 800 a 2000 revoluciones por minuto, con máxima preferencia de 1000 a 1500 revoluciones por minuto.
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