複合材はコンクリートファサードの製造をスピードアップします

今日建設されるすべての高層ビルにはファサードが必要です。フランス語のfaçadeから派生 、これはイタリアの facciata から来ました 、それは「顔」を意味します。要するに、ファサードは、建物にその特徴、色、形を与える外部の公共に面した構造です。建築家にとって、ファサードは建物の残りの部分のトーンを非常に設定し、デザイナーの建築意図について多くを語っています。

ファサードも機能しています。窓やドアを囲む構造を提供し、天候や衝撃から建物を保護し、建物のエネルギー効率に影響を与えます。ファサードは、複合材、石、鋼、ガラス、コンクリートなど、さまざまな材料で構成できます。ファサードのコンクリートは、その成形性により、特にコンクリートの形状が変化する場合に、建物に高次元で視覚的にインパクトのある外観を与えるために使用できます。

砂糖は王様です

これは、米国ニューヨーク州ブルックリンのウィリアムズバーグウォーターフロントに沿った11エーカーの再開発プロジェクトであるドミノパークの場合でした。ドミノパークの中心には、2004年に閉鎖され、現在改装中の138年の歴史を持つドミノシュガーリファイナリーがあります。オフィスや小売スペースとして。ドミノパークの一部には、45階建てのワンサウスファーストや結合した10グランドなど、いくつかの新しい建物があります。これらの建物には、建築家のCOOKFOX（ニューヨーク州ニューヨーク）が、複数の表面角度、複数の窓枠の形状、複数の窓枠の幅を備えたコンクリートのファサードを使用して、遠くから砂糖の結晶化度を大まかに伝えることにしました。サイトの履歴を維持します。

Gate Precast Co.（米国フロリダ州ジャクソンビル）は、One South Firstプロジェクトのコンクリートファサード（基本的には一連の窓枠）を建設する契約を獲得しました。同社は、コンクリートファサードで一般的であるように、自社施設でフレームを製造し、完成したフレームを作業現場に出荷し、そこでクレーンで設置するために吊り上げます。ゲートが伝統に従うことを決定した場合、それはすべてのコンクリートフレームを形作るための木製の型を構築したでしょう。しかし、ゲートは伝統に従わないことに決めました。

理解するには、ゲートがプレキャスト/プレストレスコンクリート研究所（PCI、シカゴ、イリノイ州、米国）およびオークリッジ国立研究所（ORNL、オークリッジ、テネシー州、米国）と提携してプラント内プレキャストコンクリート成形用の複合金型を構築するための大規模な添加剤製造の使用。この評価は、ORNLのBAAM（Big Area Additive Manufacturing）マシンを使用して行われました。 BAAMは、ORNLとCincinnati Inc.（Harrison、Ohio、U.S。）Gateが共同開発した、25平方メートルのビルドエンベロープを備えた大判添加剤製造機で、One SouthFirstファサードの複合金型の製造に取り組んでいます。このプロジェクトには合計80の金型が必要で、そのうち37の金型が印刷されます。残りの43個は木で作られます。この決定が下されるまでに、金型の納品のスケジュールは厳しかった。

2016年、Additive Engineering Solutions（AES、オハイオ州アクロン）は、シンシナティ社から最初のBAAMマシンを取得しました。そのため、ORNLとGatePrecastはAESに支援を求めました。 AESのVP兼共同創設者であるAndrewBaderは、彼の会社とORNLが作業パッケージを分割し、AESが37個の金型のうち18個を製造したと述べています。 Bader氏によると、各窓枠の型は、幅が約5〜6フィート、高さが9〜10フィート、奥行きが16インチで、重さは約500ポンドです。

Bader氏によると、金型の形状の内部は、長方形の窓を囲むフレームを生成するように設計されているため、比較的単純でした。ただし、前述のように、フレームの外面の設計はより複雑で、さまざまな深さと角度が各金型に統合されていました。 1つの印刷されたフォームは、一緒に釘付けされた多数の個別にカットされたピースで構成される木製のフォームに取って代わりました。 「形状は単純でしたが、複雑でした」とBader氏は言います。 「プロジェクトには、フレームの位置に応じて、いくつかの独自のフレームデザインが必要でした。」

その生産の一部として、AESはLNP THERMOCOMP AMコンパウンドを選択しました。これは、SABIC（ヒューストン、テキサス州、米国）が提供する20％のチョップドカーボンファイバー強化材を使用したABSをベースにした高弾性、低反りの材料です。 Bader氏によると、BAAMマシンで各モノリシックモールドを構築するのに8〜10時間かかり、その後、Quintax（Stow、Ohio、U.S。）CNCマシンで4〜8時間の機械加工と仕上げが行われました。彼は、型が必要な寸法に研磨されたが、密封されていなかったと報告しています。

ウィンドウフレームの作成

金型は米国ケンタッキー州ウィンチェスターのゲートの施設に運ばれ、ゲートがプロジェクトのために建設した43の伝統的な木型と一緒に使用されました。ゲートの従業員が木型を手作業で組み立てた後、グラスファイバーマットと樹脂コートを塗布し、成形されたコンクリートフレームの解放を容易にするためにフォームオイルをスプレーしました。放出を容易にするために、フォームオイルも複合金型にスプレーされました。

コンクリート注入を行うために、40〜50フィートの長さの木製鋳造テーブルに複数の型を配置しました。金型を組み合わせて、シングルフレーム、ダブルフレーム、またはトリプルフレームを作成しました。各型の内側に鉄筋を配置し、鉄筋の周りにコンクリートを流し込みました。次に、鋳造テーブルを振動させてコンクリートを固めた。 14〜20時間の硬化後、窓枠を型から外し、酸洗浄し、研磨しました。次に、窓が設置され、パッケージ全体がブルックリンの建設現場にトラックで輸送されました。

Bader氏によると、AES複合金型は、従来の木型と一緒に機能し、すぐにその利点が明らかになりました。最初に、彼は、それがサービスから取り除かれ、改修または交換されなければならない前に、木型は15-20のコンクリート注入しか許さないと言います。逆に、AES金型は、最小限の改修または使用停止時間で200回のコンクリート注入を可能にしました。そして、200回の注ぎ込みは、プロジェクトの終わりを表したものであり、 ではないとBader氏は言います。 金型の耐用年数の終わり。 「それは彼らが立ち止まったところです」と彼は言います。 「私たちの型が適切に処理されていれば、何百回も使用できると思います。」

さらに、150注ぎ以上の使用の場合、Gateは、1つのAES型の性能を満たすために最大10個の木型が必要であると計算します。また、ゲートが木型を製造するのに40工数かかることを考えると、37個の複合型がなければ、会社はOne SouthFirstプロジェクトのスケジュール要件を満たしていなかったでしょう。

Baderは、AES複合金型は木型の4倍の費用がかかるが、少なくとも10倍の耐久性があることを認めています。 「プレキャストフォームの作成方法は、何十年もの間、比較的変わっていません」とBader氏は主張します。 「ある日突然、500ポンドの3Dフォームを作成しているのですが、誰もがショックを受けました。」とはいえ、彼はそのような金型の積層造形がほとんどであることを認めています。 コンクリートフォームの形状が複雑であるか、繰り返しが多いアプリケーションで費用効果が高く、同じフォームが何度も使用されます。

Baderの報告によると、AESは現在4台のBAAMマシンを所有および運用しており、最大8フィートの高さの部品を製造できます。複数の部品を結合することにより、はるかに大きな部品が構築されています。