La stampa 3D a base gesso aiuta a classificare i campioni di roccia geo-architettonica
Michelle Williams è autrice di uno studio (condotto presso i laboratori nazionali Sandia e finanziato da Laboratory Directed Research and Development) per il Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti, Office of Scientific and Technical Information , delineando le recenti scoperte su materiali unici per la fabbricazione digitale nella caratterizzazione geomeccanica di Geo – campioni di rocce architetturali che utilizzano la stampa 3D a base di gesso. ‘
A causa della naturale diversità dei campioni di roccia studiata dagli scienziati, ci sono spesso sfide nella classificazione. Lo studio di Williams ha lo scopo di migliorare i metodi per la valutazione delle caratteristiche nella roccia naturale. Come con tanti altri campi, che vanno dal settore automobilistico al settore aerospaziale , della medicina e dei denti , la costruzione , e quasi tutti i settori si può pensare, 3D stampa offre miglioramenti su metodi precedenti, disegni, prototipi e pezzi, e altro ancora.
In relazione alle rocce, i modelli stampati in 3D possono aiutare gli scienziati a comprendere meglio quanto segue:
Forza
Densità
Porosità
microstruttura
Mineralogia
geofisico
Interazioni mineralogiche
I metodi convenzionali per lo studio includono microscopia, scansioni CT, scansioni micro-CT e molte altre tecniche, per includere la classificazione della massa rocciosa; tuttavia, problemi come fratture, assestamenti, inclusioni, articolazioni e altro, presentano sfide durante l’esame. Molti vantaggi derivano dall’uso della stampa 3D, dalla facilità nella produzione di modelli, dalla velocità, dalla convenienza e dal potenziale per la fabbricazione di geometrie complesse.
Gli scienziati hanno stampato 36 campioni in forma di cilindro, utilizzando una stampante 3D ProJet360 a base di polvere con una testina di stampa HP11 e il legante VisiJet PXL Clear come materiale.
I ricercatori hanno notato la velocità e hanno fotografato ogni campione prima della valutazione; sono stati quindi cotti in una camera di umidità e testati su un telaio MTS 22kip.
Le curve di sollecitazione contro deformazione riflettono la massima forza nei campioni stampati nella direzione H-long, con i campioni stampati verticalmente che arrivano al secondo posto. I campioni H-corti erano i più deboli.
“Con quantità variabili di legante, la quantità maggiore (blu) ha provocato la roccia più forte durante i test UCS”, ha dichiarato Williams. “È stata misurata anche la densità per garantire una quantità aggiuntiva di legante e il campione a densità più elevata è il campione con la maggiore quantità di legante.”
L’ambiente era responsabile delle differenze di forza. Il team ha osservato che i campioni cotti erano i più forti, mentre i più deboli venivano lasciati con livelli di umidità dell’80%.
“I risultati dei test dei campioni di roccia geo-architettati stampati in 3D hanno dimostrato una riproducibilità ragionevole e sembrano essere un percorso promettente verso l’aumento della capacità di caratterizzare la roccia naturale”, ha concluso Williams.
“Il lavoro futuro potrebbe migliorare il codice Python per calcolare e confrontare anche il modulo di Young dai dati UCS rispetto a quello delle misurazioni della velocità. A causa dell’elevato impatto della stampa 3D, i progressi nella tecnologia sembrano inevitabili. Tali progressi possono aiutare a controllare la microstruttura del campione, che aumenterà il valore di questa tecnologia per comprendere la classificazione delle caratteristiche della roccia. “
