研究人員基于3D打印冰模板開發(fā)出混凝土高效制造方法，可解決溜冰場冰料剩余問題

2024年2月25日，南極熊獲悉，來自蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院建筑和數(shù)字制造專業(yè)的研究人員設(shè)計了一種使用冰模板創(chuàng)建混凝土構(gòu)件的新方法，用以解決溜冰場重鋪過程中產(chǎn)生的冰料剩余問題。這種方法被稱為冷制造（Cold Production），原理是利用數(shù)字雕刻的冰作為模具材料，采用空間混凝土晶格結(jié)構(gòu)和堆疊原理完成制造。

△最初的3D 打印模具和內(nèi)部的冰模具結(jié)構(gòu)。（圖片來源：蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院）

Cold Production過程實際上涉及兩個模具。首先，制作3D打印塑料模具，然后將冰壓入模具中，形成冰模板。澆注并固化混凝土后，將構(gòu)件從-10°C 實驗室中取出，并留在室外脫模，讓冰融化并露出復(fù)雜的網(wǎng)格設(shè)計。Cold Production 探索了一種零浪費的混凝土制造方法，該方法使用數(shù)字雕刻的冰作為成型材料。該項目探索了經(jīng)過拓撲優(yōu)化的混凝土晶格結(jié)構(gòu)設(shè)計及其堆疊原理。冰模塊是使用 3D 打印的多方模具壓制成型的。

△冰模板解凍后的網(wǎng)格混凝土部件。（圖片來源：蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院）

△冰模板融冰過程

制造 15 個獨特的網(wǎng)格狀模塊需要加工8400 公斤冰。對于如此大規(guī)模的生產(chǎn)，原材料來自當(dāng)?shù)氐牧锉鶊觥１�料使用完后的邊角料是溜冰場定期重鋪表面的常見副產(chǎn)品。將冰重新用于制造過程可以提高生產(chǎn)速度，并大大減少過程的能源消耗。混凝土構(gòu)件相互交織的幾何形狀可實現(xiàn)連續(xù)的結(jié)構(gòu)組裝。

冷制造以冰模板項目為基礎(chǔ)，突出了冰以復(fù)雜形式澆筑混凝土的潛力。這種創(chuàng)新方法不僅重新利用了建造中多余出來的冰料，而且還開啟了具有挑戰(zhàn)性的拓撲結(jié)構(gòu)設(shè)計研究，這一舉措大力推動了建筑數(shù)字化制造領(lǐng)域的發(fā)展。