把混凝土3D打印曲面網(wǎng)格上，打印出意想不到的結(jié)構(gòu)

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

一般的混凝土3D打印機(jī)，只是在垂直方向堆疊墻體，而SCRIM方法允許通過(guò)利用支撐網(wǎng)格來(lái)定義3D表面，從而完全利用6軸機(jī)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(zhì)中，而是依靠稀疏沉積混凝土來(lái)實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)，構(gòu)造和美學(xué)設(shè)計(jì)目標(biāo)，從而最大限度地減少材料的使用。

根據(jù)進(jìn)行這項(xiàng)研究的兩位研究人員Phil Ayres和Wilson Ricardo Leal da Silva的說(shuō)法，這一新概念背后的動(dòng)機(jī)是充分利用傳統(tǒng)機(jī)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(dǎo)致在構(gòu)造方向和加固的結(jié)合方面有一些限制。 SCRIM概念采用直接在碳纖維增強(qiáng)聚合物（CFRP）網(wǎng)上打印。 在SCRIM概念中，網(wǎng)格被布置成目標(biāo)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(dāng)加強(qiáng)元件以及就地保留模板。

“從概念上講，我們可以認(rèn)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(chǔ)，”Ayres說(shuō)。

SCRIM技術(shù)還可以進(jìn)行后期處理，例如添加元素和裝飾，以及表達(dá)獨(dú)特的建筑表達(dá)，允許更大的設(shè)計(jì)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(gè)關(guān)鍵的區(qū)別是SCRIM完全參與3D 六軸機(jī)器人的控制和運(yùn)動(dòng)能力，“Ayres說(shuō)。 “從設(shè)計(jì)角度來(lái)看，這為3DCP開(kāi)辟了新的創(chuàng)造潛力。從實(shí)用角度來(lái)看，SCRIM方法可實(shí)現(xiàn)非現(xiàn)場(chǎng)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(shí)現(xiàn)生產(chǎn) 更輕的建筑構(gòu)件。“

進(jìn)一步的工作將包括改進(jìn)混凝土混合料設(shè)計(jì)和研究纖維對(duì)3D打印混凝土的早期機(jī)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(qiáng)聚合物（CFRP）網(wǎng)格的可能性，以便對(duì)結(jié)構(gòu)性能進(jìn)行精細(xì)定制，并實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)機(jī)器人控制，以滿足“打印時(shí)間”動(dòng)態(tài)。

“我們還致力于開(kāi)發(fā)一個(gè)集成的設(shè)計(jì)環(huán)境，將設(shè)計(jì)意圖與模擬，生產(chǎn)過(guò)程分析以及后期生產(chǎn)元素的屬性聯(lián)系起來(lái)，”Ayres說(shuō)。 “最后，我們計(jì)劃尋求行業(yè)合作伙伴，以發(fā)展建筑構(gòu)件生產(chǎn)的概念�！�


編譯自：3ders