ORNL獲得電纜吊裝結(jié)構(gòu)建筑3D打印技術(shù)專利

來源：未知大陸

橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室 (ORNL) 為一種新穎的電纜驅(qū)動施工工藝申請了專利，在該工藝中，噴嘴可用于3D打印整個建筑物，同時懸掛在半空中。該技術(shù)被昵稱為 Sky Big Area Additive Manufacturing，或簡稱為“SkyBAAM”，旨在使用連接到繞線器的繩索進(jìn)行操作，為用戶提供對其末端執(zhí)行器運(yùn)動的完全空間控制。

SkyBAAM 的創(chuàng)建者表示，它易于設(shè)置，無需在部署龍門安裝系統(tǒng)時進(jìn)行當(dāng)前所需的大量場地準(zhǔn)備，這“阻礙了它們在商業(yè)上的可行性”。

根據(jù)已在 FedInvent 上發(fā)布的專利文件，它涵蓋了“電纜驅(qū)動的增材制造系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一個末端執(zhí)行器，該末端執(zhí)行器配置為在3D工作空間內(nèi)進(jìn)行線性平移，一個空中升降機(jī)通過至少一根懸索懸掛末端執(zhí)行器，多個基站設(shè)置在空中升降機(jī)下方，控制電纜從每個基站延伸�！�

ORNL 'SkyBAAM' 3D 打印系統(tǒng)的示意圖

ORNL 的龍門3D打印替代方案
在其專利的序言中，SkyBAAM 背后的團(tuán)隊(duì)證明，使用傳統(tǒng)工藝建造普通家庭住宅會產(chǎn)生 3-7 噸混凝土廢物。相比之下，ORNL 工程師表示，利用3D打印技術(shù)可以創(chuàng)建具有“獨(dú)特幾何形狀”的更可持續(xù)的結(jié)構(gòu)，同時使用“更少的材料”和能源來啟動。

許多當(dāng)前的建筑系統(tǒng)都將噴嘴安裝在龍門架上，這樣用戶就可以根據(jù)需要調(diào)整混凝土沉積量，并建造高達(dá)三層的結(jié)構(gòu)。例如，使用 COBOD 的龍門 BOD2 打印機(jī)，PERI 集團(tuán)之前已經(jīng)能夠在德國建造一棟三層樓的公寓樓，并繼續(xù)在該國的租賃市場上上市。

ICON 還吸引了大量投資者對其 Vulcan 技術(shù)的興趣，該公司現(xiàn)已籌集超過 2.66 億美元的資金來支持其持續(xù)發(fā)展。雖然不像其他建筑 3D 打印機(jī)那樣連接到龍門架上，但即使是 2021 年年中推出的下一代 Vulcan，它的打印頭也安裝在并行基站上并由并行基站移動。

然而，盡管人們對此類 3D 打印機(jī)的興趣日益濃厚，ORNL 團(tuán)隊(duì)還是批評了他們復(fù)雜的設(shè)置，他們說這是“商業(yè)實(shí)施的障礙”。工程師們還表示，目前的印刷結(jié)構(gòu)不像其他外墻材料那樣“美觀”，而且它們可能需要長時間的加固，因此需要一個“改進(jìn)的大規(guī)模、可現(xiàn)場部署”系統(tǒng)。

SkyBAAM 3D 打印機(jī)至少需要三個基站才能運(yùn)行，但如果需要，可以增加這個數(shù)量

電纜驅(qū)動的 SkyBAAM 結(jié)構(gòu)
與傳統(tǒng)的混凝土3D打印機(jī)不同，ORNL專利中概述的 SkyBAAM 系統(tǒng)旨在使用一系列滑輪進(jìn)行操作，這些滑輪可以通過現(xiàn)場基站進(jìn)行控制。在機(jī)器的頂端，是一個懸掛的末端執(zhí)行器，據(jù)說可以連接任何與水泥兼容的噴嘴，還有一個吊桿，能夠攜帶一根軟管為它提供材料。

在實(shí)踐中，SkyBAAM 的發(fā)明者說，它的兩個基站應(yīng)該配備執(zhí)行器，例如繞線器，以便將其噴嘴移動到位，第三個用作被動底座，僅提供張力控制。然而，研究人員還為系統(tǒng)的定制留出了一些回旋余地，包括額外的工作站、電纜導(dǎo)向器或自動操作的中央控制器。

根據(jù)該機(jī)器的專利，從龍門架切換到電纜安裝設(shè)置的主要好處之一是滑輪可以可拆卸地固定，使后者更容易部署。更重要的是，據(jù)說該系統(tǒng)的設(shè)計使其僅以三個自由度運(yùn)行，而普通電纜驅(qū)動系統(tǒng)需要六個自由度，使其更簡單且更易于部署。

SkyBAAM 3D 打印機(jī)可能仍處于開發(fā)的早期階段，但這并沒有阻止 ORNL 在實(shí)驗(yàn)水平上部署它，并且在 2020 年 5 月，其研究人員使用該技術(shù)建造了首創(chuàng)“智能墻”具有內(nèi)置電子設(shè)備，使其能夠用作節(jié)能的房間冷卻系統(tǒng)。

“SkyBAAM 的獨(dú)特之處在于，它消除了對大型增材制造系統(tǒng)中常見的龍門系統(tǒng)的需求，”O(jiān)RNL 研究員 Brian Post 在 2020 年的“EMPOWER”智能墻揭幕上說�！八�可以在在建筑工地工作幾個小時，場地準(zhǔn)備工作最少�！�

讀者可以在此處找到專利號為“11230032”的 ORNL SkyBAAM 3D 打印技術(shù)的完整細(xì)分。

主動絕緣被動態(tài)打開或關(guān)閉以控制外壁的傳導(dǎo)率