3D打印技術(shù)承載了人們對(duì)未來制造模式,是數(shù)字時(shí)代人類技術(shù)積累到一定階段所孕育出來的新技術(shù),3D打印技術(shù)同時(shí)賦予了人類對(duì)未來的巨大想象。比如,3D打印正在開始塑造現(xiàn)代結(jié)構(gòu)的形成方式。
而現(xiàn)在,一項(xiàng)新的研究可能會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)大這項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展?jié)摿?。來自澳大利亞皇家墨爾本理工大學(xué)(RMIT University)的科學(xué)家們稱,其通過模仿龍蝦殼上的彎曲圖案提出了一種3D打印技術(shù)從而使得混凝土具有更大的強(qiáng)度。
混凝土施工自動(dòng)化將改變現(xiàn)代社會(huì)的施工方式,施工將成為自動(dòng)化和數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)革命的下一個(gè)前沿領(lǐng)域,即工業(yè)4.0。而3D混凝土打印機(jī)則通過逐層沉積材料來建造房屋或制作結(jié)構(gòu)構(gòu)件,這與傳統(tǒng)的在模具中澆注混凝土的方法不同。
借助最新技術(shù),一棟房子只需24小時(shí)就可以進(jìn)行3D打印,成本約為一半,而世界上第一個(gè)3D打印社區(qū)的建設(shè)于2019年在墨西哥開始。新興產(chǎn)業(yè)已經(jīng)在支持建筑和工程創(chuàng)新,比如迪拜的一座3D打印辦公樓、馬德里的一座模仿自然的混凝土橋以及荷蘭的帆形“歐洲建筑”。
在這樣的背景下,RMIT大學(xué)的研究人員則試驗(yàn)了3D打印混凝土的不同方法,希望能在這種新興建筑形式中開辟新的可能性。RMIT團(tuán)隊(duì)先前的研究發(fā)現(xiàn),在混凝土混合物中加入1-2%的鋼纖維可以減少缺陷和孔隙率,提高強(qiáng)度。這種纖維還能幫助混凝土在不變形的情況下提前硬化,從而建造更高的結(jié)構(gòu)。
此次研究中,研究小組測(cè)試了在螺旋狀圖案(靈感來自龍蝦殼的內(nèi)部結(jié)構(gòu))、交叉層和準(zhǔn)各向同性圖案(類似于用于層壓復(fù)合材料結(jié)構(gòu)和逐層沉積復(fù)合材料的圖案)和標(biāo)準(zhǔn)單向圖案中印刷混凝土的影響。
結(jié)果顯示,與單向打印相比,每種模式的強(qiáng)度都有所提高。研究人員表示,螺旋模式則最有可能支撐復(fù)雜的3D打印混凝土結(jié)構(gòu)。由于龍蝦殼天生就很結(jié)實(shí),而且自然彎曲,這可以幫助他們制造出更堅(jiān)固的混凝土形狀,比如拱門、流動(dòng)或扭曲的結(jié)構(gòu)。
當(dāng)然,這項(xiàng)工作尚處于早期階段,因此還需要進(jìn)一步研究,以測(cè)試混凝土在更廣泛參數(shù)范圍內(nèi)的性能,但從研究人員的初步實(shí)驗(yàn)結(jié)果來看,其研究方向無疑是正確的。
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