泡沫 3D 打印技术或可替换70%以上的混凝土

苏黎世联邦理工学院数字建筑技术 (DBT) 部门的一个团队正在探索泡沫 3D 打印在建筑领域的应用。

通过使用矿物泡沫 3D 打印复杂的模板,研究人员开发了一种铸造几何优化混凝土板的新方法。

苏黎世联邦理工学院在绝缘专家FenX AG的帮助下开发的可印刷泡沫是使用回收废物制成的。它可用于打印功能性原位模板和临时可回收模板。

据 DBT 部门称,与传统的填充混凝土板相比,其资源节约型模板可以减少多达 70% 的混凝土用量。据报道,除了重量更轻之外,优化后的板还提供了改进的绝缘特性。

泡沫 3D 打印技术或可替换70%以上的混凝土
DBT 团队已经使用 24 个 3D 打印模板元素浇铸了原型混凝土板。照片来自苏黎世联邦理工学院。

用泡沫材料代替模板

模板一词用于描述创建浇注混凝土的模具或铸件的过程。传统模板通常使用木材制成,但也可以使用钢、玻璃纤维增​​强塑料和其他材料。这种古老的工艺非常适合铸造简单的形状,如墙壁或柱子,但一旦涉及到更复杂、复杂的几何形状,它就会变得非常耗时耗力。

通过选择泡沫 3D 打印路线,可以制造几何复杂的模板元素,这些模板元素以前是浪费的或根本不可行的。除了性能优势之外,该方法还具有可持续性优势,因为该方法有助于减少材料和能源的使用,这两者都是建筑行业中持续存在的问题。

此外,由于 FenX 在将矿物废料转化为高性能和可持续绝缘材料方面的专业知识,3D 打印泡沫材料甚至可以被移除和回收。这意味着可以回收打印全新的模板,进一步减少整个循环工作流程中的材料使用量。

24 个泡沫元件,12 种独特的形状

为了展示其新技术,DBT 团队 3D 打印了一组原型形式元素,并使用它们来浇铸混凝土板。总共有 24 个模板元素,每个元素都有 12 种独特的形状。所有泡沫元件都是使用定制的泡沫挤出装置生产的,该装置利用了ABB机械臂。

然后,该团队将泡沫元件放置在木材周边,并用“超高性能纤维增强混凝土”填充它。固化后,铸坯尺寸为 2m x 1.3m,具有棱纹结构,每个角都有点支撑。

腹板状肋布局实际上遵循从板的主应力模式得出的等静压线,使其与拓扑优化的部分没有太大不同。从本质上讲,混凝土浇筑在应力最大的区域,最大限度地提高了楼板的抗压强度,同时将材料使用量保持在最低限度。

建筑 3D 打印已经走出学术领域,目前正在工业中使用。本月早些时候,印度尼西亚公共工程和公共住房部(PUPR) 开始试验混凝土 3D 打印,作为满足该国对负担得起的基础设施的需求的一种手段。在与建筑公司PT一起进行的测试中。PP (Persero) Tbk和初创公司Autoconz,PUPR 使用该技术从砂浆中逐层竖立结构。

在其他地方,在荷兰奈梅亨市,最近揭幕了被认为是世界上最长的 3D 打印混凝土人行天桥。该结构由Rijkswaterstaat,荷兰公共工程和水资源管理,设计师Michiel Van der Kley制造的结构是由Rijkswaterstaat制造的,以纪念2018年作为欧洲绿色首都的奈梅亨大选。

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