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陈根:借龙虾外壳之力,开发更坚固的3D打印混凝土

2021-01-20  lindan9997

陈根

知名科技作家为你解读科技与生活的方方面面。14小时前

文/陈根

3D打印技术承载了人们对未来制造模式,是数字时代人类技术积累到一定阶段所孕育出来的新技术,3D打印技术同时赋予了人类对未来的巨大想象。比如,3D打印正在开始塑造现代结构的形成方式。

而现在,一项新的研究可能会进一步扩大这项技术的发展潜力。来自澳大利亚皇家墨尔本理工大学(RMIT University)的科学家们称,其通过模仿龙虾壳上的弯曲图案提出了一种3D打印技术从而使得混凝土具有更大的强度

混凝土施工自动化将改变现代社会的施工方式,施工将成为自动化和数据驱动革命的下一个前沿领域,即工业4.0。3D混凝土打印机通过逐层沉积材料来建造房屋或制作结构构件,这与传统的在模具中浇注混凝土的方法不同。

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借助最新技术,一栋房子只需24小时就可以进行3D打印,成本约为一半,而世界上第一个3D打印社区的建设于2019年在墨西哥开始。新兴产业已经在支持建筑和工程创新,比如迪拜的一座3D打印办公楼、马德里的一座模仿自然的混凝土桥以及荷兰的帆形“欧洲建筑”。

在这样的背景下,RMIT大学的研究人员则试验了3D打印混凝土的不同方法,希望能在这种新兴建筑形式中开辟新的可能性。RMIT团队先前的研究发现,在混凝土混合物中加入1-2%的钢纤维可以减少缺陷和孔隙率,提高强度。这种纤维还能帮助混凝土在不变形的情况下提前硬化,从而建造更高的结构。

此次研究中,研究小组测试了在螺旋状图案(灵感来自龙虾壳的内部结构)、交叉层和准各向同性图案(类似于用于层压复合材料结构和逐层沉积复合材料的图案)和标准单向图案中印刷混凝土的影响。

结果显示,与单向打印相比,每种模式的强度都有所提高研究人员表示,螺旋模式最有可能支撑复杂的3D打印混凝土结构。由于龙虾壳天生就很结实,而且自然弯曲,这可以帮助他们制造出更坚固的混凝土形状,比如拱门、流动或扭曲的结构。

当然,这项工作尚处于早期阶段,因此还需要进一步研究,以测试混凝土在更广泛参数范围内的性能,但从研究人员的初步实验结果来看,其研究方向无疑是正确的。

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