Kan man designe en væg med mindre materiale og samme bæreevne?

Design og printproces

Topologioptimering er en designmetode, der identificerer og fjerner unødvendigt materiale fra en konstruktion, som ikke bidrager til at bære belastninger. Ved at anvende denne metode på Apex Wall – en 4 meter lang, 3 meter høj og 30 cm tyk væg – blev det muligt at reducere materialet med op til 80 procent uden at gå på kompromis med dens bæreevne. Resultatet er en ekstrem letvægtskonstruktion, der stadig kan modstå de pålagte belastninger, og som kun er mulig at lave med 3D-printteknologi.

Som følge af designmetoden blev forskellige iterationer af væggen genereret, hvor softwaren beregner, hvor i konstruktionen der forløber kræfter, og hvor der ikke er belastning i materialet. I forlængelse heraf fjernede computeren gradvist unødvendigt materiale fra strukturen – det vil sige materiale, der ikke bærer nogen form for belastning på konstruktionen. Ved hjælp af avancerede algoritmer og analyser identificerede softwaren præcist de områder, hvor materialet ikke ville bidrage til belastningsmodstanden. Dette resulterede i et unikt og komplekst geometrisk mønster, der kun indeholdt det absolut nødvendige materiale til understøttelse af belastningen.

Til sidst genereres en digital model der kan 3D-printes i f.eks. beton, metal eller genbrugt plast. Det eneste som softwaren skal vide, er styrken af det valgte materiale, så der kan tages højde for dette i beregningerne. Efter designfasen blev Apex Wall således 3D-printet ved hjælp af avanceret 3D-printteknologi, og efter 144 timers printning stod væggen i fuld størrelse.

Sammenlignet med denne proces ville traditionelle fremstillingsmetoder have haft svært ved at producere den komplekse geometri og det letvægtsdesign, der var opnået. Derudover ville mængden af spildmateriale være betydeligt højere end ved denne produktionsmetode. 3D-printteknologien gjorde det imidlertid også muligt at fremstille væggen uden begrænsninger.