瓦倫西亞理工大學(xué)（UPV）的一組研究人員開發(fā)了3D打印替代品，以替代由再生塑料制成的鋼筋混凝土梁。盡管非常堅固，但鋼筋混凝土梁也很重，因為它們包含很多金屬。但是，移動鋼筋混凝土梁通常是非常困難的，并且需要大量的人力。為了解決這些問題，研究人員設(shè)計并獲得了專利的3D打印塑料梁，可以像樂高積木一樣組裝并在現(xiàn)場澆筑混凝土，其重量比傳統(tǒng)的鋼筋混凝土或金屬梁輕80％。

UPV的高級建筑工程技術(shù)學(xué)院（ETSIE）教授JoséRamónAlbiol說：“我們的目標(biāo)是提出一種替代當(dāng)前鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的方案。這些零件是在房屋整個長度上構(gòu)建的，傳統(tǒng)混凝土梁需要昂貴的安裝機(jī)械，并且很難運輸?！?/span>

3D打印的塑料梁可以替代鋼筋混凝土。通過UPV拍攝的照片。

受人體骨骼啟發(fā)的3D打印塑料塊

UPV團(tuán)隊著手進(jìn)行3D打印塑料塊，這些塑料塊可以縫在一起形成梁，以替代傳統(tǒng)的鋼筋混凝土或金屬梁。為了與此類橫梁相比顯著減輕重量，研究人員在人體骨骼的內(nèi)部聚合物輪廓結(jié)構(gòu)上對3D打印塊進(jìn)行了建模。

3D打印塊受到人體骨骼幾何形狀的啟發(fā)。通過UPV拍攝的照片。

樂高積木方法

UPV團(tuán)隊在過去三年中一直在開發(fā)其3D打印光束，并于2020年10月對該系統(tǒng)申請了專利。除了在塑料上打印梁部件帶來的減輕重量的好處外，研究人員系統(tǒng)的主要新穎之處還在于其模塊化功能，即可以將3D打印的塊在現(xiàn)場組裝在一起以形成縱向梁，然后進(jìn)行設(shè)置在適當(dāng)?shù)牡胤郊由弦粚踊炷痢?/span>

3D打印塊可以像樂高積木一樣安裝在一起并在現(xiàn)場安裝。通過UPV拍攝的照片。

混凝土3D打印的進(jìn)展

近年來，建筑部門越來越多地利用3D打印的優(yōu)勢，以提供增強(qiáng)的材料功能，縮短制造時間和成本，并減少該部門的碳足跡。去年10月，加州大學(xué)伯克利分校的研究人員開發(fā)了一種將3D打印的聚合物八邊形格子并入混凝土結(jié)構(gòu)中作為增強(qiáng)材料的新方法。 他們能夠?qū)⒒旌衔镏械幕炷梁繙p少約33％，使結(jié)構(gòu)的整體重量更輕，同時仍保持其承重能力。

在其他地方，蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院的研究人員已使用大型FDM 3D打印和鑄造方法的組合來設(shè)計“蛋殼”混凝土3D打印過程。 該方法使團(tuán)隊能夠以更節(jié)省材料的方式生產(chǎn)復(fù)雜的混凝土結(jié)構(gòu)。

最近，斯威本科技大學(xué)和河北科技大學(xué)的科學(xué)家著手通過將建筑廢料重新用于3D可打印混凝土中來改善該行業(yè)的可持續(xù)性。