這些天來,3D打印是從公眾的視線從未遠(yuǎn)離。其龐大和富有想象力的應(yīng)用陣列不斷壯大,比如挽救生命的醫(yī)療植入?,F(xiàn)在,建筑師和結(jié)構(gòu)工程師已經(jīng)開始在努力,毫不夸張地說,改變我們生活的世界與技術(shù)試驗(yàn)。
不可否認(rèn)3D打印適用于大型項(xiàng)目,如建筑物和橋梁的巨大潛力。它可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的形狀,是使用標(biāo)準(zhǔn)的建筑技術(shù)是無法實(shí)現(xiàn)的。例如:到了極致,建筑物可以打印所有的管道,管道和電線已經(jīng)到位。
這聽起來令人興奮。但是,讓我們的設(shè)想預(yù)留了一會(huì)兒,考慮什么三維打印技術(shù)可以真正實(shí)現(xiàn)現(xiàn)在。
不浪費(fèi)
迄今為止,該技術(shù)有兩個(gè)突出的特點(diǎn):它可以操縱一個(gè)范圍的材料,而且它可以幫助減少浪費(fèi)。基本機(jī)器限于塑料,更復(fù)雜的三維打印機(jī)可以融合粉狀原材料如石膏(如粉筆灰塵),金屬粉末(如鋼)或聚合物(尼龍)成完整的對(duì)象。
大致相同的方式,一個(gè)2D打印機(jī)可以通過混合青色,品紅和黃色墨水的不同比例產(chǎn)生的顏色的全譜,先進(jìn)的三維打印機(jī)可以結(jié)合兩種或兩種以上的材料,以改變打印對(duì)象的物理特性:從顏色,以強(qiáng)度,導(dǎo)電性和甚至熱絕緣。
這些先進(jìn)的打印機(jī)通過層粉末材料噴灑到打印區(qū)層,一起根據(jù)給定的設(shè)計(jì)融合各層的顆粒工作。當(dāng)打印完成時(shí),多余的粉末可以簡(jiǎn)單地抖落并重復(fù)使用,只留下熔融材料在所需的形狀。這比材料大塊切除,直到你有你想要的形狀的標(biāo)準(zhǔn)做法更為有效。
我們要需要更大的打印機(jī)
但該技術(shù)也有其弊端:建筑師和工程師,主要絆腳石至今一直是尺寸。作為一般規(guī)則,印刷對(duì)象必須比打印它的機(jī)器小。為了不被挫敗,建筑師和工程師已經(jīng)想出創(chuàng)造性的方式來解決這個(gè)問題。一些最新和最偉大的想法是在展示在一個(gè)主要的研討會(huì),這是在去年夏天提出的。
有兩個(gè)有趣的演示,例如,通過xxx公司。他們創(chuàng)建的3D印刷方法,其聯(lián)接鋼管在一起,使用標(biāo)準(zhǔn)過程的材料只有四分之一。
同時(shí),在3D打印住宅項(xiàng)目,技術(shù)解決了規(guī)模問題。它們按比例增加現(xiàn)有的技術(shù)來創(chuàng)建一個(gè)6米高三維打印機(jī),能夠非常復(fù)雜的形狀,然后將其填充有混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度生產(chǎn)塑料壁板。與此相反,中國(guó)公司昱升開發(fā)的非常大的打印機(jī),它使用液體混凝土以產(chǎn)生可以被組裝成一個(gè)成品結(jié)構(gòu)的全尺寸,三維印刷建筑板。
荷蘭公司MX3D設(shè)法得到更接近在一塊印刷的整體結(jié)構(gòu):團(tuán)隊(duì)有已經(jīng)開發(fā)出一種三維印刷機(jī)器人臂,其擠壓鋼水迅速冷卻并凝固,以類似的方式向樂趣,塑料三維打印筆玩具市場(chǎng)上。
由于機(jī)器人可在軌道上移動(dòng),或甚至在結(jié)構(gòu)本身,它可以在露天3D打印。該公司希望能打印鋼做的人行天橋到阿姆斯特丹運(yùn)河沿岸,但他們還沒有找到一個(gè)合適地點(diǎn)。
我在巴斯大學(xué)的同事都參與了一個(gè)更加雄心勃勃其他人開發(fā)的自動(dòng)化的項(xiàng)目,飛行器,3D打印無人機(jī)。這些將能夠3D打印建筑物,而不被錨定到地面上的約束。
現(xiàn)在還沒有
盡管所有這些事態(tài)發(fā)展,一些障礙仍然存在。建造建筑物和三維打印都需要具有特定屬性的材料 - 這些要求并不總是重疊。
例如,混凝土似乎為三維印刷結(jié)構(gòu)的明顯的選擇,因?yàn)樗梢员惠斔蜑橐后w,并設(shè)置很硬。不過,雖然具體是強(qiáng)耐壓縮(被輾),它不會(huì)當(dāng)張力(被拉)工作?;炷恋匕逡话阋拥酌驿摻畹模挚沟膹澢鸬膹埩?。因此,具體的3D打印不會(huì)有效,除非我們能找到一種方法,以提高其張力性。
目前,該領(lǐng)域的研究重點(diǎn)是引進(jìn)細(xì)小纖維成液體混凝土,提供一些抗張強(qiáng)度,而不損害其通過3D印刷機(jī)械流動(dòng)能力。其他人則尋找方法來自動(dòng)地“打印”在加強(qiáng)混凝土內(nèi)部。
測(cè)試,測(cè)試
更重要的是,還是有很多我們不知道關(guān)于3D打印對(duì)象的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度 - 尤其是由細(xì)層層建立一個(gè)固態(tài)物體的效果。如果我們要在3D打印的建筑能夠承受這兩種日常使用和極端條件如地震或風(fēng)暴的能力的信心,這個(gè)要求是至關(guān)重要的。
我剛開始的一個(gè)項(xiàng)目,旨在做到這一點(diǎn),以期建立的層次感,方向和打印速度有什么不同影響對(duì)象的最終強(qiáng)度的數(shù)學(xué)模型的工作。這將使結(jié)構(gòu)工程師理解和適應(yīng)他們的設(shè)計(jì),以滿足3D打印建筑的規(guī)格,最終走到一起。
我公司致力于研發(fā)最先進(jìn)的
墻板機(jī),迫于市場(chǎng)壓力一直努力嘗試3D打印墻板的技術(shù)開發(fā)與應(yīng)用,目前初見效果!