De connectie tussen wiskunde en beton

Geplaatst op 13 februari 2019 door Marketing en Communicatie

Het was een interessant vraagstuk dat Bruil voorlegde aan de studenten van de TU/e Wiskunde en Informatica. Tijdens de Studiegroep Wiskunde met de Industrie 2019 (SWI) vroegen wij hen onder meer te bekijken of je aan de hand van wiskundige formules kunt voorspellen of complexe vormen tijdens het 3D-printen blijven staan.

Meer weten met behulp van software

We kunnen bij Bruil natuurlijk wel – op basis van onze eigen ervaring – zelf voorspellen of zo’n print blijft staan, maar kan dit ook aan de hand van software? Het is tenslotte van groot belang om dit soort zaken vooraf scherp te hebben. Voor onszelf (denk aan hoge faalkosten en een lage efficiëntie), maar ook voor onze klanten, die we niet kunnen en niet willen teleurstellen.

Reductie van afval en primaire grondstoffen

Nog even over die efficiëntie: het 3D-printen van beton biedt ons niet alleen vormvrijheid, maar ook reductie van afval (je hebt tenslotte geen mallen meer nodig) én een reductie van het gebruik van primaire grondstoffen: je print tenslotte alleen daar waar beton een functie heeft.

Om onder meer de CO2-emissie significant terug te kunnen dringen, de hoeveelheid restafval te verminderen én de vormvrijheid te maximaliseren, is voorspelbaar produceren dus van groot belang.

Materiaaleigenschappen en sterkteberekeningen

Des te meer reden voor de studenten om met deze uitdaging aan de slag te gaan! Het team van wiskundigen startte vanuit een model waarbij ze aan de hand van materiaaleigenschappen en sterkteberekeningen konden voorspellen of een vorm printbaar is. Om beter inzicht te krijgen in de afmetingen en de complexiteit van deze vormen, bezochten ze eerst onze printlocatie.

Indrukwekkende resultaten

Wat volgde, was een reeks indrukwekkende resultaten: naast een aantal slimme, snelle (en bovendien direct toepasbare!) checks om een vorm te beoordelen, kregen we ook een aantal tips om een FEM (Finite Element Method)-model slim te kunnen uitwerken. Tot slot gaven de wiskundigen ons, niet geheel onbelangrijk, veel inspiratie, enthousiasme en vooral de bevestiging dat we fundamenteel op de goede weg zitten.

Bruil gaat ervoor!

Auteurs: ir. C. Philips MBM & ir. E. Buiter