把混凝土3D打印曲面網(wǎng)格上，打印出意想不到的結構

2018年9月14日，南極熊從外媒獲悉，丹麥的研究人員開發(fā)了一種新的混合結構概念，被稱為"Sparse Concrete Reinforcement In Meshworks"“網(wǎng)格中的稀疏混凝土加固”（SCRIM），它與機器人3D打印、混凝土印花和紡織加固網(wǎng)結合，以生產(chǎn)輕質元素。

一般的混凝土3D打印機，只是在垂直方向堆疊墻體，而SCRIM方法允許通過利用支撐網(wǎng)格來定義3D表面，從而完全利用6軸機器人控制，在該曲面上以各種取向角度選擇性地沉積混凝土。 此外，SCRIM不是使用模板或噴射混凝土將紡織品完全封裝在水泥基質中，而是依靠稀疏沉積混凝土來實現(xiàn)結構，構造和美學設計目標，從而最大限度地減少材料的使用。

根據(jù)進行這項研究的兩位研究人員Phil Ayres和Wilson Ricardo Leal da Silva的說法，這一新概念背后的動機是充分利用傳統(tǒng)機器人在混凝土中的3D控制能力，提供超越擠壓的豐富空間潛力，并使現(xiàn)有的數(shù)字建筑方法多樣化。

傳統(tǒng)的3D混凝土打印方法是垂直堆疊材料，導致在構造方向和加固的結合方面有一些限制。 SCRIM概念采用直接在碳纖維增強聚合物（CFRP）網(wǎng)上打印。 在SCRIM概念中，網(wǎng)格被布置成目標幾何形狀，其也可以包括垂直區(qū)域。 然后將混凝土選擇性地沉積到網(wǎng)中，該網(wǎng)充當加強元件以及就地保留模板。

“從概念上講，我們可以認為這種方法是用混凝土局部加固紡織膜，而不是整體打印，這是現(xiàn)有方法的基礎，”Ayres說。

SCRIM技術還可以進行后期處理，例如添加元素和裝飾，以及表達獨特的建筑表達，允許更大的設計自由度。

“3D混凝土打印仍有一些挑戰(zhàn)需要解決，但SCRIM方法有助于使現(xiàn)有的數(shù)字化建筑方法多樣化。一個關鍵的區(qū)別是SCRIM完全參與3D 六軸機器人的控制和運動能力，“Ayres說。 “從設計角度來看，這為3DCP開辟了新的創(chuàng)造潛力。從實用角度來看，SCRIM方法可實現(xiàn)非現(xiàn)場打印和基于組件的裝配。此外，由于混凝土選擇性沉積，這有助于減少混凝土消耗并實現(xiàn)生產(chǎn) 更輕的建筑構件?！?/font>

進一步的工作將包括改進混凝土混合料設計和研究纖維對3D打印混凝土的早期機械性能的影響。 此外，研究人員還在研究生產(chǎn)定制碳纖維增強聚合物（CFRP）網(wǎng)格的可能性，以便對結構性能進行精細定制，并實現(xiàn)自適應機器人控制，以滿足“打印時間”動態(tài)。

“我們還致力于開發(fā)一個集成的設計環(huán)境，將設計意圖與模擬，生產(chǎn)過程分析以及后期生產(chǎn)元素的屬性聯(lián)系起來，”Ayres說。 “最后，我們計劃尋求行業(yè)合作伙伴，以發(fā)展建筑構件生產(chǎn)的概念?！?/font>


編譯自：3ders