3D打印是一项具有巨大潜力的技术。尽管已经有很多关注打印整个结构，但打印单个构造元素（例如粘土砖）的想法是一个新的研究领域。发表的新论文可持续性探索了为此目的使用这种创新技术的潜力。
学习：3D打印粘土砖设计的新边界：复杂内部几何形状的可打印性。图片来源：andrey_l/shutterstock.com
3D打印：改变建筑行业的面貌
人类已经建立了几个世纪以来的建筑方式。传统的建筑技术是劳动力和资源密集型，需要相对较长的时间，并导致温室气体排放和废物。近几十年来，建筑行业面临的可持续性问题有助于寻找替代建筑技术。
在目前正在作为4的一部分开发的所有技术中Th工业革命，添加剂制造（3D打印）对建筑行业表现出了巨大的希望。3D打印是低成本的，在可持续性和为特定应用程序量身定制印刷零件的能力方面具有优势。
近年来，已经进行了几项项目，以探索现代建筑行业3D打印的可行性，目前在全球范围内开发建筑物。主要重点是用可持续可打印的材料（例如混凝土）完全印刷建筑物。欧洲杯足球竞彩在德克萨斯州，目前正在开发世界上第一个3D打印的社区。
拟议方法论的四个阶段的流程图。图片来源：Sangiorgio，V等人，可持续性
3D打印粘土用于建筑组件
最近，已经探索了从可持续3D印刷粘土中生产小型组件的潜力。公司和研究机构已经调查了建筑业中这些材料的使用。欧洲杯足球竞彩高级建筑研究所已经调查了使用原始地球在建造建筑组件中的使用Terra Performa和数字居留权项目。
3D打印用于预制小组件的其他最新研究应用可以分为三组。这些是用于覆层和阳光，非结构性墙壁和分区砖的组件，以及非结构性的砖马。加州大学伯克利分校等机构参与了该地区的研究。在非结构性和分裂砖设计的情况下，研究的重点是实现复杂的外部几何形状，以产生具有多功能行为的组成部分。
尽管越来越多的研究重点是探索外部形状自由，但几乎没有关于具有多种内部配置的3D打印粘土组件的研究。已经对印刷组件的能量和机械性能（例如砖）进行了初步研究，该特性考虑了不同的简单内部几何形状。
Peters等。曾认为，由于能够创建具有不同形状和空气口袋尺寸的结构并将其嵌入墙壁的能力，因此3D打印的砖是有希望的。研究已经设计，印刷和评估了仅具有常规内部配置的结构。难以打印的复杂形状在很大程度上没有探索。在当前的文献中，探索复杂内部配置的设计和可打印性限制的详尽研究缺失。
FEM分析结果的三个示例：崩溃，部分细胞塌陷和完全可打印。图片来源：Sangiorgio，V等人，可持续性
纸
该论文发表在可持续性探索了具有复杂内部几何形状的新型3D打印粘土砖的发展。作者提出了这些挤出印刷建筑组件的概念，设计和原型。本文中提出的方法克服了3D打印的当前局限性，超越了简单的内部几何形状。
作者产生了具有经典的矩形砖形状的组件，并从众所周知的周期性最小表面的起点开发了内部几何形状。周期性的最小表面局部最小化其面积。基础是根据其有据可查的机械性能和有效的能量吸收来选择的。作者通过考虑不同的类型和配置来确定最有效的内部砖形状。总共分析了18个参数模型。
使用有限元方法模拟对所选几何形状使用粘土材料的可打印性进行了充分研究。欧洲杯足球竞彩进行了许多打印测试以验证这些模拟。此外，还研究了最佳打印配置。因此，达到了印刷砖的有效实现。
此外，这项研究的新颖性是三重：一种基于四个阶段的新方法方法，一种可以被打印3D并利用最小内部表面的复杂砖结构的新颖概念设计，以及对主要印刷错误的讨论以及如何克服克服任何缺点。
18D打印18块砖以及结果的规范，以太致密，塌陷，部分细胞崩溃和完全可打印。图片来源：Sangiorgio，V等人，可持续性
未来
该论文发表在可持续性在3D打印粘土材料的3D印刷可持续，高性能组成部分的领域中，为将来的研究提供了重要的知识库。欧洲杯足球竞彩作者指出，未来的研究将研究3D打印砖的热性能和结构性能。此外，进一步的研究将探索修改外部砖壳，以增强3D砖印刷和自动机器人壁构造的组合。
进一步阅读
Sangiorgio，V等。（2022）3D打印粘土砖设计的新边界：复杂内部几何形状的可打印性[在线的]可持续性14（2）598 |mdpi.com。可用网址：https://www.mdpi.com/2071-1050/14/2/598
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