密歇根大學推出混凝土3D打印新方法，重量比傳統(tǒng)實心混凝土減輕72%

2023年3月26日，南極熊獲悉，密歇根大學的研究人員開發(fā)了一種 3D 混凝土打印 (3DCP) 技術(shù)，該技術(shù)有望以更低的成本提供更好、更環(huán)保的結(jié)構(gòu)。建筑師 ManiaAghaei Meibodi 和密歇根大學陶布曼建筑與城市規(guī)劃學院 DART 實驗室的研究人員 Alireza Bayramvand 和 Yuxin Lin 開發(fā)了一種制造超輕、無廢料混凝土的方法。與相同尺寸的傳統(tǒng)實心混凝土相比，該方法能夠減輕72% 的建筑重量，并且正在尋求大學以外的新合作伙伴關(guān)系和申請專利。

3DCP 方法旨在通過數(shù)字化施工減少混凝土消耗。然而，目前使用最廣泛的3DCP方法在一些簡單的建筑幾何結(jié)構(gòu)上受到了限制，如正交墻。陶布曼學院建筑學助理教授Aghaei Meibodi 說：“這導致混凝土消耗量高，并限制了它在需要復雜形狀的輕型結(jié)構(gòu)中的應用，這些結(jié)構(gòu)需要復雜的形狀，例如分支和角形管狀結(jié)構(gòu)、懸垂、層懸臂以及細絲截面或角度變化�！�

密歇根大學團隊的新型 “殼墻”結(jié)構(gòu)設計展示了一種計算設計和機器人 3D 打印技術(shù)，可將拓撲優(yōu)化與 3DCP 有效結(jié)合。研究團隊創(chuàng)建了一個計算模型，該模型根據(jù)拓撲優(yōu)化部件的形狀和幾何特征協(xié)同非平面和可變材料沉積。

Aghaei Meibodi 說：“這允許通過將材料精確地放置在結(jié)構(gòu)目的所需的位置來有效地使用材料，并消除不必要的過度建造，使用過多的材料。所有這些因素結(jié)合在一起意味著我們可以以更低的成本建造更好、更環(huán)保的結(jié)構(gòu)�！�

根據(jù) Bayramvand 和 Lin的說法，之前的研究探索了使用基于聚合物的材料進行復雜幾何形狀的非平面 3D 打印，但使用混凝土（一種更具挑戰(zhàn)性的材料）受到的關(guān)注有限。憑借 DART 實驗室研究人員的這些技術(shù)進步，3D 混凝土結(jié)構(gòu)領(lǐng)域的著名領(lǐng)導者——Peri Group、ICON和WASP——開始注意到這一點。

隨著快速城市化和基礎設施建設需求的增加，他們的工作正在推動建筑行業(yè)和整體 3DCP 實踐的重大變革，建立新的合作伙伴關(guān)系，旨在改善建筑師、立法者、3D 混凝土打印初創(chuàng)公司和整個混凝土行業(yè)的未來成果。