Formnext 2024展會發(fā)布：SEAM技術(shù)助力經(jīng)濟高效大幅面建筑3D打印

2024年11月18日,，南極熊獲悉,，SEAM 研究中心的研究人員發(fā)布了螺桿擠出增材制造(SEAM) 技術(shù)的最新應用,，重點聚焦在建筑領(lǐng)域的應用,。

此次開發(fā)的核心是 Epic3D 門戶打印機,，打印系統(tǒng)能夠生產(chǎn)用于外墻模塊,、圍欄和大門等應用的大幅面塑料組件,。該技術(shù)采用連續(xù)沉積工藝和加固結(jié)構(gòu)，可提供專為戶外建筑應用量身定制的耐用,、耐候組件,。

弗勞恩霍夫機床與成型技術(shù)研究所(IWU) 與Wirth & Co. GmbH合作，采用這種方法生產(chǎn)符合防火,、防紫外線和防風雨標準的大型外墻單元,。據(jù)研究團隊介紹，SEAM 技術(shù)解決了增材制造領(lǐng)域長期存在的挑戰(zhàn),，包括小型構(gòu)建平臺的限制以及對緩慢,、昂貴的基于長絲的工藝的依賴。通過采用顆粒作為打印材料,，SEAM 能夠更快,、更經(jīng)濟高效地生產(chǎn)定制組件。

弗勞恩霍夫 IWU 計劃在Formnext2024貿(mào)易展上展示在 SEAM 技術(shù)方面的最新進展,。在可持續(xù)纖維塑料復合材料部主任 Martin Kausch 博士的帶領(lǐng)下,，研究團隊將與Metrom合作,，在11.0 展廳 E38 展位和 11.0 展廳 C29展位展示他們的工作成果。

與會者將有機會探索基于顆粒的 3D 打印如何應用于建筑行業(yè),，包括外墻制造,，以及重塑行業(yè)的潛力。

Kausch 博士表示：“我們讓精致的設(shè)計變得經(jīng)濟實惠,。當然,，在傳統(tǒng)制造中也可以實現(xiàn)外墻設(shè)計的個性化。但只有采用 SEAM 這樣的工藝才能實現(xiàn)成本效益,�,！�

△新型門戶打印機 Epic3D 可實現(xiàn)大尺寸部件的增材制造。圖片來自 Fraunhofer IWU

SEAM 技術(shù)的定制化和多功能性

定制是 SEAM 的一大優(yōu)勢,，尤其適用于創(chuàng)建具有復雜紋理或獨特形狀的立面元素,，例如公司徽標。此工藝使用經(jīng)過改進的擠出螺桿將顆粒逐層熔化并沉積到構(gòu)建平臺上,。

與纖維層壓和成型工藝等傳統(tǒng)方法不同,，SEAM 無需模具，從而降低了成本和生產(chǎn)時間,。使用預著色材料的能力也消除了額外的涂層步驟,，從而簡化了整個流程。

通過與Metrom和1ATechnologies合作開發(fā)的三個系統(tǒng)擴展了 SEAM 的應用潛力,。這些系統(tǒng)包括 Epic3D,、METROM P1410 和SEAMHex。其中,，Epic3D 以處理大幅面生產(chǎn)的能力而脫穎而出,，并由 2 米 x 1.7 米的構(gòu)建平臺提供支持。除此之外,，METROM P1410 通過集成銑削等加工步驟帶來了額外的多功能性,，擴大了應用潛力。

最后,，SEAMHex 采用獨特的六軸并聯(lián)運動系統(tǒng),，提供高動態(tài)和運動靈活性，確保出色的定位和路徑精度,。這種設(shè)計確保出色的定位和路徑精度,，同時減少移動質(zhì)量，從而實現(xiàn)中型部件的可靠高效生產(chǎn),。這些系統(tǒng)共同滿足了廣泛的制造需求,，具有精確性和適應性。

Wirth & Co. GmbH 董事總經(jīng)理 Florian Stöckel 強調(diào)了與 Fraunhofer IWU 合作對于增強 SEAM 工藝在建筑應用方面的重要性,。他解釋說,，Epic3D 門戶打印機在實現(xiàn)外墻建筑的新設(shè)計可能性方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用,。

Stöckel 指出，此次合作的重點是優(yōu)化各個方面,，包括設(shè)計,、材料和 3D 打印過程本身。他還強調(diào),，對Epic3D系統(tǒng)的投資代表著朝著使增材制造更適合生產(chǎn)建筑部件邁出了一步。

△SEAM研究中心：Epic3D（左下）,、METROM P1410（中）和 SEAMHex,。照片來自 Fraunhofer IWU

拓展建筑研究的前沿

除了 SEAM 之外，其他研究也強調(diào)了建筑增材制造技術(shù)的不斷發(fā)展,。一個值得注意的例子是麻省理工學院(MIT) 和 Evenline 的研究人員研究了使用玻璃 3D 打印創(chuàng)建互鎖砌體單元的可行性,。這項研究發(fā)表在SpringerNature上，重點介紹了與傳統(tǒng)方法相比,，玻璃增材制造如何增強設(shè)計靈活性并降低工具成本,。

△墻式結(jié)構(gòu)的玻璃制造單元。照片來自麻省理工學院

MIT團隊使用 G3DP3 打印機開發(fā)了模塊化砌體單元,，并測試了三種制造方法：全空心,、打印鑄造和全打印。研究結(jié)果顯示,，強度和表面精度各不相同,，其中全空心單元的結(jié)構(gòu)性能最高。根據(jù)研究團隊的說法,，這項研究強調(diào)了玻璃增材制造在可回收,、可持續(xù)建筑方面的潛力，盡管大規(guī)模應用還需要進一步改進,。

此外,，弗吉尼亞大學(UVA) 的研究人員通過將石墨烯納米片 (GNP) 摻入石灰石煅燒粘土 (LC2) 中，開發(fā)出了一種可持續(xù)的 3D 打印水泥基復合材料,。在 Osman Ozbulut 教授的帶領(lǐng)下,，這項研究提高了結(jié)構(gòu)完整性和環(huán)境性能，僅用 0.05% 的 GNP 就將抗壓強度提高了 23%,，同時提高了可打印性,。

生命周期評估顯示，與傳統(tǒng)的水泥基混合物相比,，溫室氣體排放量減少了 31%,。項目由弗吉尼亞交通研究委員會聯(lián)合開展，將石墨烯增強型 LC2 定位為可持續(xù)建筑（尤其是交通基礎(chǔ)設(shè)施）的有前途的材料,。