آیا با اکسترودر سیمان آشنا هستید؟ اکسترودر سیمان یکی دیگر از موارد بسیار کاربردی پرینترهای سه بعدی در صنعت ساخت و ساز و مهندسی عمران است. در این مقاله ابتدا به این موضوع می پردازیم که “سیمان چیست و از چه موادی تشکیل شده است؟“. سپس روش کار و استفاده از اکسترودر سیمان را شرح می دهیم. تا انتهای این مقاله با ما همراه باشید.
سیمان چیست؟
سیمان (Cement) از ترکیب هشت ماده اصلی آهک، سولفات کلسیم، سیلیکا، آلومینا، مگنزیا، سولفور تری اکسید، آلکالین (نمک قلیایی) و اکسید آهن تشکیل شده است که به عنوان یکی از مهم‌ترین مصالح ساختمانی مورد استفاده قرار می‌گیرد. وظیفه اصلی این مواد، اتصال اجزای مختلف ساختمان مانند سنگ‌ها، آجرها، کاشی‌ها و … است و به عنوان یکی از ترکیبات اصلی بتن در ساخت سازه‌‌هایی نظیر ساختمان ها، پل، سد و … استفاده می‌شود.
هر ساله حدود 3 میلیارد تن سیمان در سرتاسر جهان مورد استفاده قرار می‌گیرد. از این میزان سهم بیشتری به کشورهای در حال توسعه اختصاص دارد و تقاضا روز به روز در حال افزایش است. همچنین بلایای طبیعی مانند جنگ، زلزله و … که منجربه تخریب زیرساخت‌ها و ساختمان‌های بسیاری می‌شود، افزایش تقاضا برای بتن و سیمان را نیز به دنبال دارد.
تولید سیمان به علت افزایش بی رویه تولید CO2 باعث آسیب جدی به محیط زیست می‌شود. یکی از راه‌های کنترل این موضوع، استفاده از پرینترهای سه بعدی و اکسترودر سیمان است که در ادامه بیشتر با آن آشنا خواهیم شد.
کاربرد سیمان در بتن و انواع آن
سیمان یکی از مهم‌ترین ترکیبات مورد استفاده در ساختار بتن است و وظیفه اصلی آن ایجاد چسبندگی بین ذرات بتن است و به خودی خود مقاومت و باربری ندارد. همانطور که می دانید آهک ریشه اصلی ساختار سیمان است و با ترکیب با سایر اکسیدها، در مجاورت آب و هوا سخت می‌گردد و مقاومت لازم را ایجاد می‌کند.
از انواع سیمان می توان به موارد زیر اشاره نمود:
- سیمان زود سخت شونده
- سیمان تندگیر
- سیمان با ایجاد حرارت پایین
- سیمان با مقاومت سولفاتی زیاد
- سیمان سفید
- سیمان رنگی
- سیمان تشکیل شده از سرباره کوره‌ای
- سیمان پوزولانی
- سیمان منبسط شونده
- سیمان با آومینای بالا
- سیمان هیدروگرافیک
که بسته به شرایط پروژه می‌توان از هر یک از انواع آن استفاده نمود. اکسترودر سیمان و پرینتر سه بعدی می‌تواند دستگاهی بسیار مناسب برای استفاده بهینه از سیمان در پروژه‌ها باشد.
روش اکستروژن برای استفاده از سیمان
همانطور که در بخش قبل گفته شد، سیمان یکی از مواد بسیار پرکاربرد در صنعت ساختمان سازی و ماده اصلی تشکیل دهنده بتن است. استفاده از این ماده کاربرد اگرچه نیازهای فراوانی را برطرف می کند اما به شدت برای محیط زیست خطرناک است. از این رو محققان و شرکت های زیادی به دنبال راه حلی برای کاهش تولید و مصرف بوده‌اند تا بتوانند از میزان CO2 تولید شده توسط این ماده و خطرات آن برای محیط زیست جلوگیری کنند و نیز هزینه‌های ناشی از آن را کاهش دهند.
یکی از تحقیقات انجام شده برای کاهش تولید سیمان توسط ETH Zürich که یک دانشگاه تحقیقاتی در سوئیس است انجام گرفته است. آنها به دنبال یافتن راهی برای کاهش میزان سیمان تا مقدار نیمی از مقدار معمولی آن بودند اما این کار با روش‌های سنتی امکان پذیر نبود. سیستم مورد نیاز برای این امر، سیستم پرینتر سه بعدی است. پرینت سه بعدی و استفاده از اکسترودر سیمان می‌توانست برای حل این مشکل راه حلی مناسب باشد و بتوان میزان سیمان مصرفی را کنترل نمود.
در واقع استفاده از پرینتر سه بعدی و ریخته گری سیمان می‌تواند منجربه کنترل میزان سیمان مصرفی در مصارف ساختمانی شود و مصرف آن را کاهش دهد.
اکسترودر سیمان
پرینت سه بعدی بتن و سیمان یکی از پیشرفته‌ترین کاربردهای پرینترهای سه بعدی می‌باشد که امروزه توسط بیش از 30 شرکت در سراسر جهان در حال استفاده است. فرآیند پرینت سه بعدی مانند کاری است که پرینترهای استاندارد انجام می‌دهند. در این حالت ابتدا یک مدل سه بعدی در نرم افزارهای مدلسازی سه بعدی ساخته می شود وسپس فرآیند اکستروژن انجام می‌گیرد تا مصالح به صورت لایه به لایه بر روی یکدیگر قرار بگیرند و یک قطعه تولید شود.
اکسترودر سیمان و مصالح تشکیل دهنده بتن می‌توانند مخلوط تشکیل دهنده بهینه را بر روی صفحه ساخت اکسترود نماید و مدل سه بعدی مورد نظر را ایجاد کند. در اکسترود کردن سیمان و بتن یکی از مهم‌ترین موارد، کنترل دانه بندی مواد و فرمول بندی آن است چرا که جداسازی ذرات در داخل شیلنگ می‌تواند منجربه اختلاط ناکافی قبل از اکسترود کردن گردد.
