Enel Green Power 在地震帶 3D 打印永久性抗震混凝土結(jié)構(gòu)

2024年10月3日,，南極熊獲悉,，可再生能源技術(shù)開(kāi)發(fā)者 Enel Green Power與那不勒斯費(fèi)德里科二世大學(xué)合作,，成功率先使用 3D 打印技術(shù)在地震帶建造永久性混凝土結(jié)構(gòu)，這在意大利尚屬首次,。該項(xiàng)目在拉齊奧地區(qū)的Montalto di Castro 發(fā)電廠實(shí)施,，代表了建筑和能源領(lǐng)域的重大創(chuàng)新。這些結(jié)構(gòu)是Alessandro Volta 發(fā)電廠電池儲(chǔ)能系統(tǒng) (BESS) 的一部分,，旨在儲(chǔ)存發(fā)電廠產(chǎn)生的多余電力,。這些結(jié)構(gòu)包括一座小型工業(yè)建筑和主要電氣設(shè)備的基礎(chǔ)，標(biāo)志著可持續(xù)建筑的新時(shí)代,。

這一里程碑是意大利首個(gè)使用 3D 打印技術(shù)建造的非臨時(shí)混凝土建筑,，也是全球能源領(lǐng)域首批此類(lèi)建筑之一。重要的是,，該項(xiàng)目已獲得抗震許可,，這意味著它可以安全地用于地震多發(fā)地區(qū)，這是意大利地震帶的一個(gè)重要考慮因素,。這種創(chuàng)新的施工方法能夠獲得土木工程部門(mén)的批準(zhǔn),，凸顯了該項(xiàng)目背后的技術(shù)嚴(yán)謹(jǐn)性和創(chuàng)新性。這些發(fā)展標(biāo)志著 Enel Green Power 和整個(gè) Enel 集團(tuán)向前邁出了重要一步,，他們正在努力實(shí)現(xiàn)更可持續(xù),、更高效的建筑實(shí)踐。

蒙塔爾托迪卡斯特羅的 BESS 設(shè)施的建設(shè)采用了增材制造技術(shù),，也就是通常所說(shuō)的 3D 打印,。該過(guò)程涉及根據(jù)在計(jì)算機(jī)上設(shè)計(jì)的數(shù)字模型逐層創(chuàng)建對(duì)象。在這種情況下,，機(jī)械臂使用海德堡材料公司專(zhuān)門(mén)為 3D 打印設(shè)計(jì)的水泥材料制造了 11 面墻和其他組件,。每面墻大約 3 米高、1.5 米寬,，總共打印了約2.5 公里的材料,。支撐電氣設(shè)備的地基采用類(lèi)似的方式建造,，每一塊都更像樹(shù)根等自然形成的物體，而不是傳統(tǒng)的混凝土結(jié)構(gòu),。

墻壁和地基在那不勒斯附近的沃拉制造完畢后,，被運(yùn)到蒙塔爾托迪卡斯特羅工廠進(jìn)行組裝。這種在場(chǎng)外打印建筑組件,，然后在最終地點(diǎn)組裝的過(guò)程讓人想起建造大型樂(lè)高積木,。這種建筑不僅具有創(chuàng)新性，而且效率很高,。蒙塔爾托迪卡斯特羅工廠的建筑很小,，約 15 平方米，但其重要性在于建造它的技術(shù)和方法,。該項(xiàng)目將傳統(tǒng)的預(yù)制技術(shù)（例如單獨(dú)建造屋頂）與尖端的 3D 打印技術(shù)相結(jié)合,，展示了兩種方法的兼容性。

3D 打印在建筑行業(yè)具有諸多優(yōu)勢(shì),。首先,，它大大縮短了建筑時(shí)間。蒙塔爾托迪卡斯特羅的施工時(shí)間不到傳統(tǒng)方法所需時(shí)間的一半,。這種速度對(duì)于能源行業(yè)至關(guān)重要,，特別是在不斷發(fā)展的可再生能源領(lǐng)域，快速安裝可以提高競(jìng)爭(zhēng)力,。此外,，3D 打印消除了對(duì)模板的需求，模板是傳統(tǒng)上用于在澆筑混凝土硬化時(shí)將其固定到位的臨時(shí)模具,。這既減少了所需的勞動(dòng)力,，也減少了對(duì)環(huán)境的影響，因?yàn)槔速M(fèi)的材料更少,。

可持續(xù)性是 Enel Green Power 使命的核心,，而 3D 打印在減少建筑對(duì)環(huán)境的影響方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用。通過(guò)優(yōu)化混凝土的分布,，3D 打印可最大限度地減少材料使用量（在某些情況下可減少 50%）,，從而降低二氧化碳排放量。鑒于混凝土生產(chǎn)占全球二氧化碳排放量的很大一部分,，這種減少是一項(xiàng)至關(guān)重要的好處,。此外，通過(guò)使用更少的材料和減少浪費(fèi),，3D 打印符合可再生能源行業(yè)的目標(biāo),，該行業(yè)旨在最大限度地減少整個(gè)生產(chǎn)和基礎(chǔ)設(shè)施生命周期對(duì)環(huán)境的影響。

除了環(huán)保優(yōu)勢(shì)之外,，3D 打印還提供了更大的設(shè)計(jì)靈活性,。通過(guò)數(shù)字設(shè)計(jì)和增材制造,，可以輕松處理傳統(tǒng)建筑技術(shù)難以實(shí)現(xiàn)或無(wú)法實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜形狀和定制細(xì)節(jié)。這種靈活性不僅為建筑創(chuàng)意開(kāi)辟了新的可能性,，而且還提高了結(jié)構(gòu)的機(jī)械性能。3D 打印的高度數(shù)字化特性還提高了現(xiàn)場(chǎng)安全性,，因?yàn)榇蟛糠謩趧?dòng)都是自動(dòng)化的,，從而降低了工人的風(fēng)險(xiǎn)。

Montalto di Castro 項(xiàng)目并非一帆風(fēng)順,。據(jù)參與的工程師介紹,，控制打印過(guò)程的一致性和確保材料的結(jié)構(gòu)完整性是關(guān)鍵障礙。生產(chǎn)高達(dá)三米的部件,，同時(shí)保持其軟態(tài)和硬態(tài)的穩(wěn)定性,，需要精確控制擠出速度和打印塊的幾何形狀。然而,，該項(xiàng)目的成功完成證明了 3D 打印在克服這些挑戰(zhàn)和創(chuàng)造耐用,、可靠的結(jié)構(gòu)方面的潛力。

Enel Green Power 與那不勒斯費(fèi)德里科二世大學(xué)的合作始于兩年前,，目標(biāo)是開(kāi)發(fā)一種革命性的 3D 打印元件結(jié)構(gòu)計(jì)算理論,。該理論在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施之前，經(jīng)過(guò)了實(shí)驗(yàn)室和數(shù)值模擬的嚴(yán)格測(cè)試,。這些努力的結(jié)果已提交給意大利土木工程部和公共工程高級(jí)委員會(huì)審批,。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)致力于研究和創(chuàng)新，其成果很可能成為未來(lái)工程和建筑研究的教科書(shū)范例,。

展望未來(lái),，Enel Green Power 計(jì)劃進(jìn)一步開(kāi)發(fā)建筑領(lǐng)域的 3D 打印技術(shù)。該公司已經(jīng)通過(guò)意大利國(guó)家恢復(fù)和復(fù)原力計(jì)劃 (NRRP) 獲得了 ARTES4.0 能力中心的資助,，用于工業(yè)化 3D 打印能源基礎(chǔ)設(shè)施結(jié)構(gòu)元素的過(guò)程,。即將推出的 OM3GA 項(xiàng)目將與多家合作伙伴合作，包括意大利領(lǐng)先的 3D 打印機(jī)制造商 WASP和專(zhuān)門(mén)從事先進(jìn)材料的公司 Materias,。目標(biāo)是使用移動(dòng)工廠為變電站設(shè)備創(chuàng)建 3D 打印基礎(chǔ),，允許直接在現(xiàn)場(chǎng)打印結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步降低運(yùn)輸和環(huán)境成本,。

Montalto di Castro 項(xiàng)目標(biāo)志著 Enel 和整個(gè)能源行業(yè)向前邁出了重要一步,。通過(guò)展示 3D 打印永久性抗震混凝土結(jié)構(gòu)的可行性，Enel 為更快,、更可持續(xù)的施工方法打開(kāi)了大門(mén),。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，它很可能在能源領(lǐng)域發(fā)揮越來(lái)越重要的作用,，特別是在可再生能源基礎(chǔ)設(shè)施的發(fā)展中,。3D 打印能夠縮短施工時(shí)間,、減少材料使用并降低二氧化碳排放，為當(dāng)今行業(yè)面臨的一些關(guān)鍵挑戰(zhàn)提供了有希望的解決方案,。