Digital manufacturing of concrete moulds

Abstract

This thesis is a literature research. It investigates the possibilities of digital manufacturing in the construction industry. The focus is on digital manufacturing of concrete moulds. This would allow the use of concrete in more conventional way by casting it. First, the general digital and additive manufacturing processes are revised. Then, digital manufacturing in construction industry is studied and the general problems with digital concrete manufacturing are identified. The main problems are found to be the material control of concrete and the implementation of reinforcement. It is shown that by printing moulds instead of directly printing concrete, these problems can partly be avoided. Several working concepts are presented that provide solutions to some of those main problems. Also, the potential of scaling the 3D printing processes into construction scale is examined and several solutions and potential concepts are presented. Overall, it seems that many of the processes are ready to be tested in more commercial implementations.

Tämä työ on kirjallisuustutkielma. Se tutkii digitaalisen valmistamisen mahdollisuuksia rakennusalalla. Työ keskittyy betonimuottien digitaaliseen valmistukseen. Tämä mahdollistaisi betonin tavanomaisemman käytön valamalla. Ensin työssä tutkitaan digitaalista valmistamista yleisellä tasolla. Tämän jälkeen keskitytään digitaalisiin valmistusmenetelmiin rakennusalalla ja löydetään yleiset ongelmat betonin tulostamiseen liittyen. Näitä perus ongelmia ovat betonin materiaaliominaisuuksien hallinta tulostettaessa ja raudoituksen sisällyttäminen prosessiin. Työssä näytetään, että tulostamalla betonin sijaan muotteja, näitä perusongelmia voidaan ainakin osittain välttää. Työ esittelee useita toimivia konsepteja, jotka tarjoavat ratkaisuja näihin ongelmiin. Myös 3D-tulostamisen skaalautuvuutta rakennusalalle tutkitaan ja useita ratkaisuja sekä mahdollisuuksia löydetään. Yleisesti vaikuttaisi että monia menetelmistä voisi tutkia lisää kaupallisestakin näkökulmasta.