3D štampani materijali obično su mekani i fleksibilni u procesu štampanja, što kasnije čini štampane zidove podložne propadanju ili padanju. Akke Suiker, profesor sa katedre za Primenjenu mehaniku na Eindhoven University of Technology, imao je „eureka moment“ i video rešenje za ovaj strukturni problem. Razvio je model sa kojim inženjeri sada mogu lako da odrede dimenzije i brzinu štampe pod kojom štampani zidovi ostaju stabilni. Njegove formule su toliko elementarne da mogu da postanu uobičajene u brzo rastućoj oblasti 3D štampanja.
Konvencionalni beton koji se lije u prostor uokviren oplatom obično se stvrdnjava tokom perioda od nekoliko nedelja. Ali 3D štampani beton to ne čini. Bez noseće oplate, skoro odmah mora da podnese težinu naknadnih slojeva betona koji se štampaju iznad. Svi mogu da osete napetost kako se konstrukcija povećava. Da li je već dovoljno čvrst i dovoljno jak da se doda još jedan sloj na vrhu? To je jedno od najvažnijih pitanja u novoj oblasti 3D štampanja.
Ovo pitanje nije bilo deo zadataka profesora Akkea Suikera, koji je na putu ka svojoj kancelariji u okviru Univerziteta redovno viđao ogroman 3D štampač koji je koristio beton. Ali jednog jutra, pre godinu dana, profesor se probudio sa uzbudljivom idejom kako da reši problem. Sledećih šest meseci, Suiker je u potpunosti bio okupiran ovim problemom, i fokusirao se na detalje. Rezultati rada su objavljeni ove nedelje u časopisu „International Journal of Mechanical Sciences“.
Slika. Pravougaoni oblici odštampani na 3D štampaču na Eindhoven University of Technology. Suiker je izradio svoje jednačine za pravougaone oblike poput ovih.
Koristeći svoje jednačine, Suiker može da izračuna koliko brzo mogu da se polažu slojevi za štampanje, s obzirom na karakteristike materijala za očvršćavanje i dimenzije zidova - naravno da se konstrukcija ne sruši. Međutim, on takođe može da izračuna kako da konstrukciju napravi sa što je moguće manje materijala i kako na to utiču strukturne nepravilnosti. Pitanje se postavlja i vezano za to šta se dešava kada se napravi malo deblji zid ili poveća brzina stvrdnjavanja materijala ili koristi potpuno drugačiji materijal. Problem je i ako zid ima tendenciju samo da padne ili povuče konstrukciju koja ga povezuje. U drugom slučaju, posledična oštećenja koja se javljaju su znatno veća. U stvari, postoji oko 15 do 20 faktora koji se moraju uzeti u obzir, ali pošto je Suiker pojednostavio svoje jednačine, on je na kraju ostavio samo pet bezdimenzijskih parametara.
Na pitanje da li će njegovi rezultati biti važni za oblast 3D štampanja, Suiker je odgovorio da u to ne sumnja. „Trebalo bi da budu. Saznanja koje je obezbedio model stvaraju osnovno znanje za sve koji štampaju 3D konstrukcije. Moje jednačine mogu da primenjuju građevinci i inženjerske firme ali i kompanija koje štampaju plastične proteze malih dimenzija". Prvo interesovanje je već tu: pozvan je od strane Cambridge University da održi predavanje o svom radu.
Suiker je validirao svoj model sa rezultatima testova sa 3D betonskim štampačem na Eindhoven University of Technology, koje je izvršio doktorand Rob Wolfs. On je razvio kompjuterski model, istovremeno kada i Suiker, sa kojim se može izračunati strukturalno ponašanje tokom procesa štampanja, ali je zasnovan na metodi konačnih elemenata. Obećavajuće je za oba istraživača što su rezultati dobijeni u njihovim nezavisno razvijenim modelima dobro predstavljeni.
Wolfov model je različit u smislu primene. Dobro funkcioniše za detaljnu analizu složenih problema pod određenim uslovima štampanja, ali zbog čisto numeričkog karaktera i traženog procenjenog vremena nije toliko pogodan za identifikaciju najvažnijih efekata procesa štampanja i za mapiranje ukupnih trendova.
