A Purdue Egyetem kutatói a beton és a habarcs egyik alkotóelemét, cementpasztát nyomtattak. A változatos infrastrukturális elemekben felhasznált cementpaszta nyomás alatt tartósabbá teszi az épületeket. A technikával természeti katasztrófákkal, például földrengéssel vagy tűzvésszel szemben ellenállóbb szerkezetek építhetők.
„Mivel a természetnek a túlélésért kezelnie kell a gyengeséget, cementalapú anyagainkba bedolgozzuk ezt a gyengeséget, és így tesszük szilárdabbá őket” – magyarázza Jan Olek, az egyik kutató.
Munkájuk a károkat jobban tűrő és töréseket, repedéseket megakadályozó vagy hatásaikat enyhítő szerkezeti elemeket, például gerendákat és oszlopokat eredményezhet.
Meglepő módon a természet, a rovarok jelentették az inspirációt a kár anyagon belüli, nyomatok rétegei közötti szétterjedésének kontrollálásához. A bogarak kemény páncélja – exoskeletonja – tökéletes példa a nehezen törő elemekre, ellenálló mechanizmusokra, és a nyomtatott cementpasztával valami hasonlót igyekeztek megvalósítani.
Nyomtatott cementalapú anyagokkal (cementpasztával, betonnal, habarccsal) mérnökök szabadabban tervezhetnek, jobban átlátják a tervezési és kivitelezési folyamatokat. Méretezhetőségüket, nagyobb méretek kidolgozását viszont technikai okok hátráltatták eddig.
„3D nyomtatással nem kell többé minden tervhez öntőformát készíteni, így a cementalapú anyagok korábban elképzelhetetlennek tűnt tulajdonságokkal is rendelkezhetnek” – jelentette ki az a méretezhetőségre utalva az anyagfejlesztéssel foglalkozó Jeffrey Youngblood professzor.
A kutatók mikro CT szkenneléssel igyekeznek jobban megérteni a megkeményedett, nyomtatott cementalapú anyagok „viselkedését”, kihasználni például töréshez vezető gyengeségeiket.
Más előállítási módokat is ki akarnak dolgozni hozzájuk, hogy az épületelemek még szilárdabbak legyenek. Jelenleg ezeket a lehetőségeket tanulmányozzák.