加州大學(xué)伯克利分校的一組研究人員開發(fā)了一種創(chuàng)新的新方法，該方法將3D打印的聚合物八邊形格子并入混凝土結(jié)構(gòu)中，從而使聚合物起到增強(qiáng)作用。使用輕質(zhì)聚合物晶格，可以將混合物中的混凝土含量降低約33％，從而降低了結(jié)構(gòu)的總重量，同時(shí)還提高了其延展性。晶格增強(qiáng)結(jié)構(gòu)也被證明與傳統(tǒng)水泥一樣具有承重能力，同時(shí)兼顧了兩者的優(yōu)點(diǎn)。

該研究的主要作者Brian Salazar解釋了這項(xiàng)工作的動(dòng)機(jī)：“隨著我們正在建立越來越復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，我認(rèn)為對(duì)我們來說很重要，我們?nèi)绾尾拍茏詈玫丶訌?qiáng)這種結(jié)構(gòu)？ 。目前，您僅使用了一些傳統(tǒng)技術(shù)來加固已經(jīng)使用了數(shù)十年的結(jié)構(gòu)，而對(duì)于這是否是加固事物的最佳方法的質(zhì)疑也沒有太多?！?/span>

印刷，填充和測(cè)試晶格結(jié)構(gòu)。加州大學(xué)伯克利分校的照片。

水泥的缺點(diǎn)

該研究的通訊作者海登·泰勒（Hayden Taylor）解釋說：“產(chǎn)生水泥的反應(yīng)固有地會(huì)產(chǎn)生二氧化碳。相比之下，通過使用生物聚合物，循環(huán)利用和可再生能源，有可能實(shí)現(xiàn)凈碳中性甚至是碳負(fù)性聚合物。

一組3D打印的八位位格。圖片來自加州大學(xué)伯克利分校。

聚合物晶格增強(qiáng)混凝土

伯克利大學(xué)的研究人員首先必須為其3D晶格選擇最佳的幾何形狀，然后最終定居在八角形桁架上。八角形桁架是一種各向同性的結(jié)構(gòu)，在20世紀(jì)中葉由建筑師Buckminster Fuller推廣。幾何形狀既堅(jiān)固又輕巧，更重要的是，它包括向各個(gè)方向延伸的臂。在FDM打印的ABS八位字節(jié)上的初始?jí)嚎s載荷測(cè)試產(chǎn)生了一些有希望的結(jié)果，具有很高的應(yīng)變密度和能量吸收值。

格子鋼筋混凝土砌塊的橫截面。加州大學(xué)伯克利分校的照片。

3D打印的優(yōu)勢(shì)已在建筑領(lǐng)域一次又一次地展現(xiàn)出來。蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院的研究人員最近將3D打印與澆鑄方法結(jié)合使用，設(shè)計(jì)出“蛋殼”混凝土3D打印工藝。將大規(guī)模FDM打印與快速硬化的按需澆鑄混凝土同時(shí)澆筑相結(jié)合，使團(tuán)隊(duì)能夠以更節(jié)省材料的方式生產(chǎn)復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。