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把混凝土3D打印曲面网格上,打印出意想不到的结构

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2018年9月14日,南极熊从外媒获悉,丹麦的研究人员开发了一种新的混合结构概念,被称为"Sparse Concrete Reinforcement In Meshworks"“网格中的稀疏混凝土加固”(SCRIM),它与机器人3D打印、混凝土印花和纺织加固网结合,以生产轻质元素。

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一般的混凝土3D打印机,只是在垂直方向堆叠墙体,而SCRIM方法允许通过利用支撑网格来定义3D表面,从而完全利用6轴机器人控制,在该曲面上以各种取向角度选择性地沉积混凝土。 此外,SCRIM不是使用模板或喷射混凝土将纺织品完全封装在水泥基质中,而是依靠稀疏沉积混凝土来实现结构,构造和美学设计目标,从而最大限度地减少材料的使用。

根据进行这项研究的两位研究人员Phil Ayres和Wilson Ricardo Leal da Silva的说法,这一新概念背后的动机是充分利用传统机器人在混凝土中的3D控制能力,提供超越挤压的丰富空间潜力,并使现有的数字建筑方法多样化。
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传统的3D混凝土打印方法是垂直堆叠材料,导致在构造方向和加固的结合方面有一些限制。 SCRIM概念采用直接在碳纤维增强聚合物(CFRP)网上打印。 在SCRIM概念中,网格被布置成目标几何形状,其也可以包括垂直区域。 然后将混凝土选择性地沉积到网中,该网充当加强元件以及就地保留模板。

“从概念上讲,我们可以认为这种方法是用混凝土局部加固纺织膜,而不是整体打印,这是现有方法的基础,”Ayres说。

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SCRIM技术还可以进行后期处理,例如添加元素和装饰,以及表达独特的建筑表达,允许更大的设计自由度。

“3D混凝土打印仍有一些挑战需要解决,但SCRIM方法有助于使现有的数字化建筑方法多样化。一个关键的区别是SCRIM完全参与3D 六轴机器人的控制和运动能力,“Ayres说。 “从设计角度来看,这为3DCP开辟了新的创造潜力。从实用角度来看,SCRIM方法可实现非现场打印和基于组件的装配。此外,由于混凝土选择性沉积,这有助于减少混凝土消耗并实现生产 更轻的建筑构件。“

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进一步的工作将包括改进混凝土混合料设计和研究纤维对3D打印混凝土的早期机械性能的影响。 此外,研究人员还在研究生产定制碳纤维增强聚合物(CFRP)网格的可能性,以便对结构性能进行精细定制,并实现自适应机器人控制,以满足“打印时间”动态。

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“我们还致力于开发一个集成的设计环境,将设计意图与模拟,生产过程分析以及后期生产元素的属性联系起来,”Ayres说。 “最后,我们计划寻求行业合作伙伴,以发展建筑构件生产的概念。”


编译自:3ders


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