密歇根大學(xué)推出混凝土3D打印新方法，重量比傳統(tǒng)實(shí)心混凝土減輕72%

2023年3月26日，南極熊獲悉，密歇根大學(xué)的研究人員開發(fā)了一種 3D 混凝土打印 (3DCP) 技術(shù)，該技術(shù)有望以更低的成本提供更好、更環(huán)保的結(jié)構(gòu)。建筑師 ManiaAghaei Meibodi 和密歇根大學(xué)陶布曼建筑與城市規(guī)劃學(xué)院 DART 實(shí)驗(yàn)室的研究人員 Alireza Bayramvand 和 Yuxin Lin 開發(fā)了一種制造超輕、無廢料混凝土的方法。與相同尺寸的傳統(tǒng)實(shí)心混凝土相比，該方法能夠減輕72% 的建筑重量，并且正在尋求大學(xué)以外的新合作伙伴關(guān)系和申請專利。

3DCP 方法旨在通過數(shù)字化施工減少混凝土消耗。然而，目前使用最廣泛的3DCP方法在一些簡單的建筑幾何結(jié)構(gòu)上受到了限制，如正交墻。陶布曼學(xué)院建筑學(xué)助理教授Aghaei Meibodi 說：“這導(dǎo)致混凝土消耗量高，并限制了它在需要復(fù)雜形狀的輕型結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用，這些結(jié)構(gòu)需要復(fù)雜的形狀，例如分支和角形管狀結(jié)構(gòu)、懸垂、層懸臂以及細(xì)絲截面或角度變化?！?/div>

密歇根大學(xué)團(tuán)隊(duì)的新型 “殼墻”結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)展示了一種計(jì)算設(shè)計(jì)和機(jī)器人 3D 打印技術(shù)，可將拓?fù)鋬?yōu)化與 3DCP 有效結(jié)合。研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)建了一個(gè)計(jì)算模型，該模型根據(jù)拓?fù)鋬?yōu)化部件的形狀和幾何特征協(xié)同非平面和可變材料沉積。

Aghaei Meibodi 說：“這允許通過將材料精確地放置在結(jié)構(gòu)目的所需的位置來有效地使用材料，并消除不必要的過度建造，使用過多的材料。所有這些因素結(jié)合在一起意味著我們可以以更低的成本建造更好、更環(huán)保的結(jié)構(gòu)?！?/div>

根據(jù) Bayramvand 和 Lin的說法，之前的研究探索了使用基于聚合物的材料進(jìn)行復(fù)雜幾何形狀的非平面 3D 打印，但使用混凝土（一種更具挑戰(zhàn)性的材料）受到的關(guān)注有限。憑借 DART 實(shí)驗(yàn)室研究人員的這些技術(shù)進(jìn)步，3D 混凝土結(jié)構(gòu)領(lǐng)域的著名領(lǐng)導(dǎo)者——Peri Group、ICON和WASP——開始注意到這一點(diǎn)。

隨著快速城市化和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)需求的增加，他們的工作正在推動(dòng)建筑行業(yè)和整體 3DCP 實(shí)踐的重大變革，建立新的合作伙伴關(guān)系，旨在改善建筑師、立法者、3D 混凝土打印初創(chuàng)公司和整個(gè)混凝土行業(yè)的未來成果。