新的SCRIM 混凝土3D打印使用網(wǎng)格來生產(chǎn)輕質(zhì)結(jié)構(gòu)

據(jù)南極熊了解,，丹麥皇家藝術(shù)學(xué)院信息技術(shù)與建筑中心（CITA）和丹麥技術(shù)研究所的研究人員開發(fā)了一種新的混合結(jié)構(gòu)概念,，稱為“網(wǎng)格中的稀疏混凝土加固”（SCRIM），它與基于機(jī)器人的相交混凝土3D打印和紡織加固網(wǎng)結(jié)合,，以生產(chǎn)輕質(zhì)結(jié)構(gòu),。

實(shí)驗(yàn)1的網(wǎng)格設(shè)置。圖源：CITA和DTI,。

與通常垂直堆疊材料的當(dāng)前混凝土3D打印方法相比,，SCRIM方法允許通過利用支撐網(wǎng)格來定義3D表面，從而完全利用6軸機(jī)器人控制,，在該3D表面上以各種取向角度選擇性地沉積混凝土,。此外，SCRIM不是使用模板或噴射混凝土將紡織品完全封裝在水泥基質(zhì)中,，而是依靠稀疏沉積混凝土來實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu),，構(gòu)造和美學(xué)設(shè)計(jì)目標(biāo)，從而最大限度地減少材料的使用,。

根據(jù)進(jìn)行這項(xiàng)研究的兩位研究人員Phil Ayres和Wilson Ricardo Leal da Silva的說法,，這一新概念背后的動機(jī)是充分利用傳統(tǒng)機(jī)器人在混凝土中的3D控制能力，提供超越擠壓的豐富空間潛力幾何在混凝土3D打印中普遍存在,，并使現(xiàn)有的數(shù)字建筑方法多樣化,。

實(shí)驗(yàn)2的網(wǎng)格設(shè)置。圖源：CITA和DTI,。

傳統(tǒng)的混凝土3D打印方法垂直堆疊材料,，導(dǎo)致在構(gòu)造方向和加固的結(jié)合方面的一些限制。 SCRIM概念采用直接印刷的碳纖維增強(qiáng)聚合物（CFRP）網(wǎng),。在SCRIM概念中,，網(wǎng)格被布置成目標(biāo)幾何形狀，其也可以包括垂直區(qū)域,。然后將混凝土選擇性地沉積到網(wǎng)中,，該網(wǎng)充當(dāng)加強(qiáng)元件以及就地保留模板。,。從概念上講,，我們可以認(rèn)為這種方法是用混凝土局部加固紡織膜，而不是整體印刷，這是現(xiàn)有方法的基礎(chǔ),。

實(shí)驗(yàn)1中錐形錐的SCRIM結(jié)果,。發(fā)布獨(dú)立組件（右），沉積過程和結(jié)果的細(xì)節(jié)（左）,。圖片來源：CITA和DTI,。

實(shí)驗(yàn)1中¼管道的SCRIM結(jié)果。圖片來源：CITA和DTI,。

SCRIM技術(shù)支持后續(xù)過程,，例如元素添加和裝飾，以及表達(dá)獨(dú)特的建筑表達(dá),，從而允許更大的設(shè)計(jì)自由度,。混凝土3D打印仍有一些挑戰(zhàn)需要解決,，但SCRIM方法有助于在研究界正在深入研究的領(lǐng)域中使現(xiàn)有的數(shù)字化建筑方法多樣化,。一個(gè)關(guān)鍵的區(qū)別是SCRIM完全參與3D六軸機(jī)器人的控制和運(yùn)動能力。 從設(shè)計(jì)角度來看,，這為3DCP開辟了新的創(chuàng)造潛力,。從實(shí)用角度來看，SCRIM方法可實(shí)現(xiàn)非現(xiàn)場印刷和基于組件的裝配,。此外,，由于混凝土選擇性沉積，這有助于減少混凝土消耗并實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)更輕的建筑構(gòu)件,。“

SCRIM導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)2. a）首次沉積嘗試; b）第二次沉積嘗試,。圖片來源：CITA和DTI,。

下一步的工作將包括改進(jìn)混凝土混合料設(shè)計(jì)和研究纖維對3D打印混凝土的早期機(jī)械性能的影響。此外,，研究人員還在研究生產(chǎn)定制碳纖維增強(qiáng)聚合物（CFRP）網(wǎng)格的可能性,，以便對結(jié)構(gòu)性能進(jìn)行精細(xì)定制，并實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)機(jī)器人控制,，以滿足“打印時(shí)間”動態(tài),。

設(shè)想的建筑元素的推測可視化 - 分級內(nèi)部分區(qū)

“我們還致力于開發(fā)一個(gè)集成的設(shè)計(jì)環(huán)境，將設(shè)計(jì)意圖與模擬,，生產(chǎn)過程分析以及后期生產(chǎn)元素的屬性聯(lián)系起來,。”Ayres說,。 “最后,，我們計(jì)劃尋求行業(yè)合作伙伴，以發(fā)展建筑構(gòu)件概念到實(shí)際生產(chǎn)�,！�

來源：中國3D打印網(wǎng)