緬因大學(xué)試驗(yàn)利用可回收天然材料制成比鋼還硬的3D打印地板

2024年8月12日，南極熊獲悉，美國(guó)能源部橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（ORNL）和緬因大學(xué)的研究人員利用天然材料開(kāi)發(fā)出了一種可回收的3D打印地板，這種地板足夠堅(jiān)固，可以替代建筑中的鋼材。該項(xiàng)目是可持續(xù)材料和可再生技術(shù)制造聯(lián)盟（SM2ART）計(jì)劃的一部分。

△緬因大學(xué)采用3D打印技術(shù)開(kāi)發(fā)的SM2ART Nfloor盒式地板

研究團(tuán)隊(duì)的核心成果是SM2ART Nfloor盒式地板，這種地板由混合的聚乳酸（PLA）和木粉制成。PLA是一種來(lái)源于玉米殘?jiān)�的可生物降解熱塑性塑料，而木粉則是木材加工的副產(chǎn)品。這種混合材料不僅堅(jiān)固耐用，還具備良好的可回收性，適用于大幅面3D打印。

△盒式結(jié)構(gòu)地板采用由玉米殘?jiān)�制成的可生物降解熱塑性塑料和木材加工廢料中的木粉混合物，打印而成

3D打印可生物降解地板取代鋼材

這項(xiàng)研究成果還在美國(guó)住房和城市發(fā)展部于國(guó)家廣場(chǎng)舉辦的2024年住房創(chuàng)新展示會(huì)上展出。

緬因大學(xué)先進(jìn)結(jié)構(gòu)與復(fù)合材料中心（ASCC）的結(jié)構(gòu)工程師Scott Tomlinson表示：“PLA和木粉的混合物是生產(chǎn)可回收、大尺寸增材制造部件的理想材料。與傳統(tǒng)的鋼筋混凝土組件相比，這種單件式地板組件不僅更堅(jiān)固，還提供了更優(yōu)質(zhì)的步行體驗(yàn)�！�

ORNL研究員Katie Copenhaver補(bǔ)充道：“通過(guò)利用基于生物的大規(guī)模3D打印技術(shù)，我們用單一材料的地板面板取代了由31個(gè)零件和3種材料構(gòu)成的傳統(tǒng)組件。這種地板面板不僅對(duì)生態(tài)友好，其強(qiáng)度也與傳統(tǒng)鋼地板相當(dāng)�！�

Scott Tomlinson補(bǔ)充道：“這項(xiàng)技術(shù)對(duì)可持續(xù)建筑的未來(lái)大有裨益�！痹擁�(xiàng)目是在SHoP分支Assembly OSM倡議下發(fā)起的。

△ORNL的一名研究員正在評(píng)估模擬建筑工地上的施工過(guò)程

超大型3D打印機(jī)

今年4月，緬因大學(xué)先進(jìn)結(jié)構(gòu)與復(fù)合材料中心推出了一款打破世界尺寸紀(jì)錄的熱塑性聚合物打印機(jī)。它被稱(chēng)為“未來(lái)工廠1.0”，可以打印長(zhǎng)達(dá)96英尺、寬32英尺、高18英尺的物體。該中心表示，它可用于經(jīng)濟(jì)適用房、橋梁和風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)。

早些時(shí)候，研究人員利用大型3D打印機(jī)在大約30小時(shí)內(nèi)制作出SM2ART Nfloor盒式地板，與傳統(tǒng)鋼制地板制造相比，減少了約33%的勞動(dòng)力。同時(shí)，該地板設(shè)計(jì)保留了電氣、管道和通風(fēng)服務(wù)所需的開(kāi)口，減少了傳統(tǒng)施工中對(duì)工人開(kāi)鑿開(kāi)口的需求。研究人員表示，3D打印不僅節(jié)省了時(shí)間和成本，還提高了施工效率，未來(lái)在模塊化和多住宅建筑中具有廣闊的應(yīng)用潛力。

此發(fā)展突顯了在模塊化、多住宅建筑中使用有機(jī)材料的潛力，并增強(qiáng)了城市建設(shè)的可持續(xù)性。