До сорока процентов добываемых горных пород превращаются в мелкие отходы, но ученые из двух швейцарских университетов нашли применение мраморной крошке: c помощью технологии струйно-порошковой 3D-печати и специальных связующих можно производить структурно-оптимизированные конструкции, например относительно легкие, но прочные полы и перекрытия.

В этом проекте принимают участие представители двух вузов — Швейцарской высшей технической школы Цюриха (ETH Zurich) и Университета прикладных наук и искусств Южной Швейцарии (SUPSI). Задача в том, чтобы найти применение большим объемам отходов, образующимся при разработке строительных пород. Конкретно в этом случае речь идет о мраморной крошке из каменоломен в кантоне Тичино.

Команда решила задействовать аддитивные технологии, но столкнулась с одной серьезной проблемой — прочностью. Мелкая крошка может быть использована в качестве основного расходного материала в технологии струйно-порошковой 3D-печати (Binder Jetting). Эта методика используется в производстве гипсовых моделей, полимерных деталей, песчаных литейных форм и даже полимер-металлических заготовок для последующего спекания в цельнометаллические изделия, но прочность получаемых распечаток напрямую зависит от свойств используемых связующих. Соответственно, для производства нагруженных изделий потребовалось разработать достаточно прочный байндер.

Опытная 3D-печать осуществляется на контейнерной струйно-порошковой аддитивной системе собственной сборки, установленной прямо в карьере, поближе к сырью. Связующим служит аморфный геополимер на основе алюмосиликата, смешанного со щелочным активатором.

Полученный материал сравним по прочности с бетоном со средней прочностью на сжатие в районе 30 МПа, а на растяжение — порядка 5 МПа. Материал отличается меньшим углеродным следом, чем бетон, и демонстрирует хорошие влагозащитные свойства.

Исследователи рассматривают разные варианты, включая использование кварцевого песка, а также замену метакаолиновых геополимеров связующими на основе доменного шлака. Имеющиеся наработки будут продемонстрированы на следующей Венецианской архитектурной биеналле, открывающейся 20 мая.

Источник