2021年1月20
新的研究表明，受龙虾壳启发的图案可以使3D打印混凝土更坚固，以支持更复杂和创造性的建筑结构。
像3D混凝土打印(3DCP)这样的数字化制造技术在节省施工时间、精力和材料方面具有巨大的潜力。
他们还承诺推动建筑创新的边界，但技术挑战仍然存在，使3D打印混凝土足够坚固，以用于更自由的结构。
观看并嵌入视频：https://youtu.be/mpPAPlst42o
在一项新的实验研究中，皇家墨尔本理工大学的研究人员根据龙虾壳的自然强度设计了特殊的3D打印图案。
他们的仿生螺旋模式提高了3D打印混凝土的整体耐久性，并使其强度能够精确地用于需要的结构支撑。
当团队将扭曲模式与特殊的钢筋纤维混凝土混合物结合在一起时，产生的材料比传统的混凝土更坚固。
首席研究员Jonathan Tran博士说3D打印和增材制造开辟了建设领域的机遇，提高了建设效率和创造力。
“3D混凝土打印技术具有彻底改变建筑行业的潜力，我们的目标是让这种转变更近一步，”皇家理工学院结构材料与设计高级讲师Tran说。欧洲杯足球竞彩
“我们的研究探索了不同的打印模式如何影响3D打印混凝土的结构完整性，并首次揭示了生物仿生方法在3DCP中的好处。
“我们知道，像龙虾外骨骼这样的天然材料，在数欧洲杯足球竞彩百万年的时间里已经进化成高性能的结构，所以通过模仿它们的关键优势，我们可以跟随大自然已经创新的地方。”
3D打印施工
混凝土施工的自动化将改变我们的建筑方式，建筑将成为自动化和数据驱动的工业4.0革命的下一个前沿。
3D混凝土打印机通过逐层沉积材料来建造房屋或制造结构部件，这与传统的在模具中浇注混凝土的方法不同。
使用最新技术，一所房子可以在24小时内3D打印，成本大约是现在的一半，而世界上第一个3D打印社区于2019年在墨西哥开始建设。
新兴产业已经在支持建筑和工程创新，比如迪拜的3D打印办公大楼，马德里模仿自然的混凝土桥，以及荷兰的帆形“欧洲大厦”。
RMIT工程学院的研究团队专注于3D打印混凝土，探索通过打印图案设计、材料选择、建模、设计优化和加固选项的不同组合来增强成品的方法。
打印模式
3D打印中最常用的模式是单向的，层以平行线排列在彼此的顶部。
这项新研究发表在《科学》杂志的特刊上3D打印和增材制造研究了不同印花图案对钢纤维增强混凝土强度的影响。
RMIT团队之前的研究发现，在混凝土混合料中加入1-2%的钢纤维可以减少缺陷和孔隙率，提高强度。纤维还有助于混凝土早期硬化而不变形，使更高的结构可以建造。
该团队测试了螺旋图案(受到龙虾壳内部结构的启发)、交叉层合和准各向同性图案(类似于那些用于层合复合材料结构和逐层沉积复合材料)和标准单向图案打印混凝土的影响。
支持复杂的结构
结果显示，与单向打印相比，每个图案的强度都有所提高，但Tran表示，螺旋图案在支撑复杂的3D打印混凝土结构方面最有希望。
“因为龙虾壳天生就很结实，而且自然弯曲，我们知道这可以帮助我们设计出更坚固的混凝土形状，比如拱门、流动或扭曲的结构，”他说。
“这项工作还处于早期阶段，因此我们需要进一步研究，以测试混凝土在更广泛的参数下的表现，但我们的初步实验结果表明，我们走在了正确的轨道上。”
进一步的研究将通过RMIT最近获得的一种新型大型移动混凝土3D打印机得到支持，这使其成为南半球首个委托这种机器的研究机构。
研究组将使用5×5 m机器人打印机来研究房屋、建筑物和大型结构部件的3D打印技术。
该团队还将利用该机器探索用软塑料骨料等回收废物制成混凝土的3D打印潜力。欧洲杯足球竞彩
这项工作与行业合作伙伴Replas和SR Engineering的一个新项目有关，该项目专注于使用后回收软塑料和混凝土制成的隔音墙，该项目最近得到了澳大利亚政府创新连接基金的支持。
《打印模式对3D打印纤维增强混凝土力学性能的影响》，与Luong Pham(第一作者和皇家墨尔本理工学院博士研究员)和Guoxing Lu (Swinburne University)教授合作发表于3D打印和增材制造(DOI: 10.1089 / 3 dp.2020.0172)。
来源:https://www.rmit.edu.au/