研究人員基于3D打印冰模板開發(fā)出混凝土高效制造方法，可解決溜冰場冰料剩余問題

2024年2月25日,，南極熊獲悉，來自蘇黎世聯(lián)邦理工學院建筑和數(shù)字制造專業(yè)的研究人員設計了一種使用冰模板創(chuàng)建混凝土構件的新方法,，用以解決溜冰場重鋪過程中產生的冰料剩余問題,。這種方法被稱為冷制造（Cold Production），原理是利用數(shù)字雕刻的冰作為模具材料,，采用空間混凝土晶格結構和堆疊原理完成制造,。

△最初的3D 打印模具和內部的冰模具結構。（圖片來源：蘇黎世聯(lián)邦理工學院）

Cold Production過程實際上涉及兩個模具,。首先,，制作3D打印塑料模具，然后將冰壓入模具中,，形成冰模板,。澆注并固化混凝土后，將構件從-10°C 實驗室中取出,，并留在室外脫模,，讓冰融化并露出復雜的網格設計。Cold Production 探索了一種零浪費的混凝土制造方法,，該方法使用數(shù)字雕刻的冰作為成型材料,。該項目探索了經過拓撲優(yōu)化的混凝土晶格結構設計及其堆疊原理。冰模塊是使用 3D 打印的多方模具壓制成型的,。

△冰模板解凍后的網格混凝土部件,。（圖片來源：蘇黎世聯(lián)邦理工學院）

△冰模板融冰過程

制造 15 個獨特的網格狀模塊需要加工8400 公斤冰。對于如此大規(guī)模的生產,，原材料來自當?shù)氐牧锉鶊�,。冰料使用完后的邊角料是溜冰場定期重鋪表面的常見副產品。將冰重新用于制造過程可以提高生產速度,，并大大減少過程的能源消耗,。混凝土構件相互交織的幾何形狀可實現(xiàn)連續(xù)的結構組裝,。

冷制造以冰模板項目為基礎,，突出了冰以復雜形式澆筑混凝土的潛力。這種創(chuàng)新方法不僅重新利用了建造中多余出來的冰料，而且還開啟了具有挑戰(zhàn)性的拓撲結構設計研究,，這一舉措大力推動了建筑數(shù)字化制造領域的發(fā)展,。