El problema
no era algo en lo que Suiker estuviese trabajando, pero regularmente veía
la impresora de hormigón de la universidad en acción en el
camino a su oficina. Un sábado por la mañana se despertó
con una idea de cómo resolver el problema, anotando las primeras
ecuaciones matemáticas en el papel durante el desayuno. En los meses
que siguieron, Suiker se ocupó completamente del problema, trabajando
"febrilmente" en los detalles. Los resultados se publican esta semana en
el International Journal of Mechanical Sciences.
Utilizando
sus ecuaciones, Suiker puede calcular la rapidez a la que puede colocar
capas de impresión, dadas las características de secado del
material y las dimensiones de la pared. También puede calcular cómo
hacer la estructura con el menor material posible y cuál es la influencia
de las irregularidades estructurales. Las ecuaciones también se
pueden usar para explorar lo que sucede cuando hace que una pared sea un
poco más gruesa o aumenta la velocidad de curado del material, o
utiliza un material completamente diferente. En total, hay alrededor de
15 a 20 factores que uno debe tener en cuenta, pero debido a que Suiker
ha escalado sus ecuaciones, finalmente se le dejaron solo cinco parámetros
adimensionales.
"Las ideas
proporcionadas por el modelo crean conocimiento básico esencial
para todos los que imprimen estructuras 3D", dijo Suiker. "Para los diseñadores
estructurales, las empresas de ingeniería, pero también,
por ejemplo, para las empresas que imprimen prótesis de fachadas
delgadas de plástico de pequeñas dimensiones, porque ahí
es donde también se aplican mis ecuaciones".
Suiker validó
su modelo con los resultados de las pruebas realizadas con la impresora
de hormigón 3D en la Universidad de Tecnología de Eindhoven,
llevada a cabo por el estudiante de doctorado Rob Wolfs. Desarrolló
un modelo de computadora al mismo tiempo que Suiker, con el que también
puede calcular el comportamiento estructural durante el proceso de impresión,
pero basándose en el método de elementos finitos. Los resultados
de sus modelos desarrollados independientemente se confirman mutuamente.
El modelo de
Wolfs es diferente en términos de aplicación. Funciona bien
para un análisis detallado de problemas complejos en condiciones
de impresión específicas, pero debido al carácter
puramente numérico y el tiempo de cálculo requerido, no es
tan adecuado para identificar los efectos más importantes del proceso
de impresión y para trazar las tendencias generales.
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