ORNL獲得電纜吊裝結(jié)構(gòu)建筑3D打印技術專利

來源：未知大陸

橡樹嶺國家實驗室 (ORNL) 為一種新穎的電纜驅(qū)動施工工藝申請了專利,，在該工藝中，噴嘴可用于3D打印整個建筑物,，同時懸掛在半空中。該技術被昵稱為 Sky Big Area Additive Manufacturing,，或簡稱為“SkyBAAM”,，旨在使用連接到繞線器的繩索進行操作,，為用戶提供對其末端執(zhí)行器運動的完全空間控制。

SkyBAAM 的創(chuàng)建者表示,，它易于設置,，無需在部署龍門安裝系統(tǒng)時進行當前所需的大量場地準備，這“阻礙了它們在商業(yè)上的可行性”,。

根據(jù)已在 FedInvent 上發(fā)布的專利文件,，它涵蓋了“電纜驅(qū)動的增材制造系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一個末端執(zhí)行器,，該末端執(zhí)行器配置為在3D工作空間內(nèi)進行線性平移,，一個空中升降機通過至少一根懸索懸掛末端執(zhí)行器，多個基站設置在空中升降機下方,，控制電纜從每個基站延伸,。”

ORNL 'SkyBAAM' 3D 打印系統(tǒng)的示意圖

ORNL 的龍門3D打印替代方案
在其專利的序言中,，SkyBAAM 背后的團隊證明,，使用傳統(tǒng)工藝建造普通家庭住宅會產(chǎn)生 3-7 噸混凝土廢物。相比之下,，ORNL 工程師表示,，利用3D打印技術可以創(chuàng)建具有“獨特幾何形狀”的更可持續(xù)的結(jié)構(gòu)，同時使用“更少的材料”和能源來啟動,。

許多當前的建筑系統(tǒng)都將噴嘴安裝在龍門架上,，這樣用戶就可以根據(jù)需要調(diào)整混凝土沉積量，并建造高達三層的結(jié)構(gòu),。例如,，使用 COBOD 的龍門 BOD2 打印機，PERI 集團之前已經(jīng)能夠在德國建造一棟三層樓的公寓樓,，并繼續(xù)在該國的租賃市場上上市,。

ICON 還吸引了大量投資者對其 Vulcan 技術的興趣，該公司現(xiàn)已籌集超過 2.66 億美元的資金來支持其持續(xù)發(fā)展,。雖然不像其他建筑 3D 打印機那樣連接到龍門架上,，但即使是 2021 年年中推出的下一代 Vulcan，它的打印頭也安裝在并行基站上并由并行基站移動,。

然而,，盡管人們對此類 3D 打印機的興趣日益濃厚，ORNL 團隊還是批評了他們復雜的設置,，他們說這是“商業(yè)實施的障礙”,。工程師們還表示，目前的印刷結(jié)構(gòu)不像其他外墻材料那樣“美觀”，而且它們可能需要長時間的加固,，因此需要一個“改進的大規(guī)模,、可現(xiàn)場部署”系統(tǒng)。

SkyBAAM 3D 打印機至少需要三個基站才能運行,，但如果需要,，可以增加這個數(shù)量

電纜驅(qū)動的 SkyBAAM 結(jié)構(gòu)
與傳統(tǒng)的混凝土3D打印機不同，ORNL專利中概述的 SkyBAAM 系統(tǒng)旨在使用一系列滑輪進行操作,，這些滑輪可以通過現(xiàn)場基站進行控制,。在機器的頂端，是一個懸掛的末端執(zhí)行器,，據(jù)說可以連接任何與水泥兼容的噴嘴,，還有一個吊桿，能夠攜帶一根軟管為它提供材料,。

在實踐中,，SkyBAAM 的發(fā)明者說，它的兩個基站應該配備執(zhí)行器,，例如繞線器,，以便將其噴嘴移動到位，第三個用作被動底座,，僅提供張力控制,。然而，研究人員還為系統(tǒng)的定制留出了一些回旋余地,，包括額外的工作站,、電纜導向器或自動操作的中央控制器。

根據(jù)該機器的專利,，從龍門架切換到電纜安裝設置的主要好處之一是滑輪可以可拆卸地固定,，使后者更容易部署。更重要的是,，據(jù)說該系統(tǒng)的設計使其僅以三個自由度運行,，而普通電纜驅(qū)動系統(tǒng)需要六個自由度，使其更簡單且更易于部署,。

SkyBAAM 3D 打印機可能仍處于開發(fā)的早期階段,，但這并沒有阻止 ORNL 在實驗水平上部署它，并且在 2020 年 5 月,，其研究人員使用該技術建造了首創(chuàng)“智能墻”具有內(nèi)置電子設備,，使其能夠用作節(jié)能的房間冷卻系統(tǒng)。

“SkyBAAM 的獨特之處在于,，它消除了對大型增材制造系統(tǒng)中常見的龍門系統(tǒng)的需求,，”O(jiān)RNL 研究員 Brian Post 在 2020 年的“EMPOWER”智能墻揭幕上說,。“它可以在在建筑工地工作幾個小時,，場地準備工作最少,。”

讀者可以在此處找到專利號為“11230032”的 ORNL SkyBAAM 3D 打印技術的完整細分,。

主動絕緣被動態(tài)打開或關閉以控制外壁的傳導率