Beton, symbol trwałości i potęgi. Przynajmniej w teorii. W praktyce, jego najlepszy przyjaciel, stalowy pręt zbrojeniowy, ma paskudny zwyczaj rdzewienia. Wystarczy odrobina wilgoci i soli, a cała misterna konstrukcja zaczyna pękać od środka. Problem ten jest szczególnie dotkliwy w rejonach nadmorskich czy tam, gdzie zimą sypie się na drogi tony soli. Inżynierowie od lat szukają alternatyw, ale kompozyty z włókna szklanego czy węglowego, choć skuteczne, potrafią spustoszyć portfel inwestora. I wtedy na scenę wchodzą naukowcy z Uniwersytetu w Szardży, uzbrojeni w… drukarkę 3D i szpulę najzwyklejszego PLA.
Zespół pod kierownictwem dr Muhammada Talha Junaida postanowił sprawdzić, czy tani i wszechobecny polilaktyd może zastąpić stal. Wzięli na warsztat 30 niewielkich belek z zaprawy cementowej i zamiast klasycznych prętów, włożyli do środka profile wydrukowane na zwykłej drukarce FDM. Wyniki, opublikowane w 'Construction and Building Materials’, mogą wywołać u niejednego inżyniera budownictwa lekkie zawroty głowy.
Gwiazdą eksperymentu okazała się trójkątna, falista płytka z PLA. Belka wzmocniona tym cudem techniki osiągnęła niemal 80% wytrzymałości na zginanie belki zbrojonej stalą, a co ważniejsze, dorównała jej plastycznością. Oznacza to, że pod obciążeniem elegancko się uginała, zamiast pękać z trzaskiem jak suchy patyk.
Magia tkwi w mechanice połączenia. Gładkie, okrągłe pręty, po zalaniu betonem, przy większym obciążeniu po prostu się z niego wyślizgiwały. Nie miały się czego 'zaczepić’. Natomiast profile ząbkowane i faliste działały jak zębatki, wgryzając się w otaczającą masę cementową i tworząc solidne, mechaniczne połączenie. To właśnie ta geometria, a nie mityczna siła samego materiału, zapewniła tak spektakularne rezultaty. Druk 3D umożliwił stworzenie zoptymalizowanych kształtów, o których producenci stali mogą co najwyżej pomarzyć.
Badania te idealnie wpisują się w trend wprowadzania technologii addytywnych do budownictwa, gdzie liczy się redukcja odpadów i możliwość tworzenia złożonych elementów na żądanie. Wizja drukowania niestandardowych zbrojeń bezpośrednio na placu budowy przestaje być fantazją. Oczywiście, zanim zaczniemy wznosić wieżowce zbrojone PLA, pozostaje jeszcze kilka pytań bez odpowiedzi. Jak takie zbrojenie zachowa się po latach pod stałym obciążeniem? Jak zniesie zmiany temperatur? To są kwestie, które wymagają dalszych, żmudnych badań. Mimo wszystko, perspektywa zastąpienia korodującej stali tanim, drukowanym na zamówienie tworzywem jest niezwykle kusząca. Być może era zardzewiałych prętów powoli dobiega końca, a wszystko dzięki technologii, którą wielu wciąż kojarzy głównie z produkcją breloczków.
