Tvarově optimalizovaný 3D tištěný betonový oblouk

Abstract

Cílem této diplomové práce je zrealizovat parametricky navržený a optimalizovaný betonový oblouk pro dané zatížení pomocí technologie 3D tisku. Zprvu jsou obecně popsány principy parametrického navrhování, generativního designu a 3D tisku cementového kompozitu, pak je popsána historie a vývoj technologie 3D tisku a na konec je navržen a zrealizován betonový oblouk. Betonový oblouk je parametricky navržen v prostředí Grasshopperu, kde je také staticky zanalyzován pomocí pluginu Karamba3D. Dále je na modelu proveden generativní design pomocí pluginu Wallacei. Z tisíce vygenerovaných tvarů oblouku je pak vybrán ten nejoptimálnější na tisk. Pro vybraný oblouk jsou poté s pomocí pluginu Silkworm navrženy různé způsoby tisku dle zvolených tiskových parametrů. Za pomoci karteziánské 3D tiskárny je následně oblouk vytištěn z cementové malty. Na závěr je celý proces zhodnocen a jsou nastíněny směry dalšího výzkumu v dané oblasti.

The aim of this diploma thesis is building a parametrically designed and optimized concrete arch by 3D printing technology. First of all, the principles of parametric design, generative design and 3D printing of a cement mortar are described in generally. The history and development of 3D printing technology are described in the same way. The concrete arch is designed and implemented after. The concrete arch is parametrically designed in the Grasshopper environment, where it‘s also statically analyzed by using the Karamba3D plugin. Furthermore, the generative design is performed on the model by using the Wallacei plugin. From thousand of generated arc shapes, the most optimal one for printing is selected. There are various printing methods designed for the selected arc, according to the selected printing parameters by using the Silkworm plugin. The arc is then printed from cement mortar by a Cartesian 3D printer. As the result of this diploma thesis the whole process is being evaluated and outlined for further research in this field.