Un'abitazione costruita mediante stampa 3D di calcestruzzo ha subito un collasso parziale della sua struttura, rivelando un cedimento critico nella zona di transizione tra gli strati. L'incidente ha attivato un'indagine tecnica che ha combinato scansione laser di alta precisione con simulazione numerica. L'obiettivo principale è stato determinare se il tempo di presa tra le passate di stampa fosse eccessivo, impedendo la corretta unione chimica e meccanica tra i cordoni di materiale. Questo articolo analizza il processo di analisi e modellazione.
Analisi con GOM Inspect e CloudCompare per rilevare la delaminazione 🏗️
Il primo passo è stata l'acquisizione della geometria collassata tramite scansione laser, generando una nuvola di punti densa. Utilizzando CloudCompare, questa nuvola è stata confrontata con il modello CAD originale per identificare deviazioni superficiali. Le zone di separazione tra gli strati hanno mostrato un gap sistematico compreso tra 0,8 mm e 1,5 mm, indicando una mancanza di fusione. Successivamente, in GOM Inspect, è stata eseguita un'analisi delle sezioni trasversali per misurare lo spessore effettivo dell'interfaccia. I risultati hanno rivelato che gli strati superiori presentavano un'adesione quasi nulla, con una porosità del 12% nel giunto, rispetto al 2% di un'unione corretta. Questi dati sono stati esportati come condizioni al contorno per il modello agli elementi finiti.
Modellazione della fatica in ABAQUS: il tempo di presa come variabile critica ⏳
In ABAQUS, è stato costruito un modello coesivo dell'interfaccia tra gli strati, incorporando i dati di rugosità e gap ottenuti. Sono stati simulati tre scenari di tempo di presa: 30 minuti (corretto), 90 minuti (critico) e 150 minuti (cedimento). La simulazione tensione-deformazione ha mostrato che, per il caso di 150 minuti, la tensione di adesione massima si è ridotta del 67% rispetto allo scenario ottimale. I grafici evidenziano una rottura fragile nell'interfaccia, senza deformazione plastica apprezzabile. La lezione è chiara: controllare la finestra temporale tra gli strati non è solo una questione logistica, ma il parametro più determinante per la fatica e la durabilità di una struttura stampata in 3D.
Come modellare con precisione il comportamento viscoelastico dell'interfaccia tra strati di calcestruzzo stampato in 3D per prevedere la fatica sotto carichi ciclici ed evitare cedimenti di adesione come quello osservato nel collasso parziale dell'abitazione
(PS: La fatica dei materiali è come la tua dopo 10 ore di simulazione.)