密歇根大學(xué)開發(fā)3D打印木屑模板，為減少建筑垃圾帶來新的解決方案

隨著 3D 打印技術(shù)的不斷發(fā)展，該技術(shù)在環(huán)保領(lǐng)域也在起著越來越重要的作用。諸如升級再造、使用天然材料甚至使用木材作為3D打印材料等概念材料已經(jīng)實施，但研究人員又向前邁出了一步，將所有這三個要素合并到一個新項目中。

2023年9月12日，南極熊獲悉，來自密歇根大學(xué)的 BioMatters團(tuán)隊創(chuàng)建了一種解決方案，使用 3D 打印的升級回收鋸末作為建筑行業(yè)混凝土模板的替代品。木屑在該行業(yè)很受歡迎，但大部分廢物被傾倒到垃圾填埋場或焚燒。這個新項目的目標(biāo)是將鋸末變成可重復(fù)使用、負(fù)責(zé)任且廉價的可行建筑解決方案。

如前所述，鋸末易于獲得的性質(zhì)使其成為一種完美的資源，但如果不加以利用，它會對環(huán)境和個人健康造成危害。除此之外，每年還會產(chǎn)生數(shù)百萬噸鋸末，作為砍伐樹木、木材和建筑的副產(chǎn)品。僅在美國，每年就有超過 300 萬噸鋸末被送往垃圾填埋場。BioMatters 團(tuán)隊和數(shù)字建筑研究與技術(shù) (DART) 實驗室研究員 Muhamad Dayyem Khan 解釋說：“當(dāng)鋸末分解時，它會產(chǎn)生脂肪酸、木質(zhì)素，這會導(dǎo)致水中毒。一旦它開始污染水，就會對較小的野生動物、微生物和廣泛的生物產(chǎn)生影響。由于鋸末極其易燃，它生成野火的潛在可能性非常高。與其將其燃燒并產(chǎn)生更多二氧化碳排放，不如將其制成新的建筑材料以實現(xiàn)廢料的循環(huán)利用。”

△利用建筑工地留下的廢木材和鋸末3D 打印模板（照片來源：Tharanesh Varadharajan、Zachary Keller、Muhammad Dayyem Khan）

BioMatters團(tuán)隊的解決方案針對建筑行業(yè)中的模板，即用于在建筑工地澆注混凝土的模具。目前，模板使用塑料、金屬或木材等多種材料，占混凝土施工費用的比例高達(dá) 40%。在鋸末已經(jīng)充足的環(huán)境中，希望這種副產(chǎn)品能夠繼續(xù)創(chuàng)造出傳統(tǒng)做法的 3D 打印替代品，從而有助于減少浪費和資源消耗。除了鋸末之外，他們還將材料與生物聚合物混合，以便通過 3D 打印機(jī)擠出混合物。與原鋸末不同，該材料完全可生物降解，可以重復(fù)使用或回收。

借助 3D 打印的鋸末模板，該團(tuán)隊可以按需打印混凝土澆筑模具，以滿足建筑需求。當(dāng)模板被填充時，兩種材料協(xié)同工作，混凝土在空心鋸末模板中成型，同時從內(nèi)部穩(wěn)定木材，以防止在固化過程中變形�；炷�土硬化后，模板可以拆除并完全回收利用。雖然這種新的解決方案仍在大學(xué)實驗室進(jìn)行進(jìn)一步的測試，但 DART 研究團(tuán)隊目前的成果展示了這種新方案潛在的可能性。毫無疑問，3D 打印將作為一種更環(huán)保、更負(fù)責(zé)任的方式來建設(shè)未來。