新的SCRIM 混凝土3D打印使用网格来生产轻质结构

据南极熊了解，丹麦皇家艺术学院信息技术与建筑中心（CITA）和丹麦技术研究所的研究人员开发了一种新的混合结构概念，称为“网格中的稀疏混凝土加固”（SCRIM），它与基于机器人的相交混凝土3D打印和纺织加固网结合，以生产轻质结构。

实验1的网格设置。图源：CITA和DTI。

与通常垂直堆叠材料的当前混凝土3D打印方法相比，SCRIM方法允许通过利用支撑网格来定义3D表面，从而完全利用6轴机器人控制，在该3D表面上以各种取向角度选择性地沉积混凝土。此外，SCRIM不是使用模板或喷射混凝土将纺织品完全封装在水泥基质中，而是依靠稀疏沉积混凝土来实现结构，构造和美学设计目标，从而最大限度地减少材料的使用。

根据进行这项研究的两位研究人员Phil Ayres和Wilson Ricardo Leal da Silva的说法，这一新概念背后的动机是充分利用传统机器人在混凝土中的3D控制能力，提供超越挤压的丰富空间潜力几何在混凝土3D打印中普遍存在，并使现有的数字建筑方法多样化。

实验2的网格设置。图源：CITA和DTI。

传统的混凝土3D打印方法垂直堆叠材料，导致在构造方向和加固的结合方面的一些限制。 SCRIM概念采用直接印刷的碳纤维增强聚合物（CFRP）网。在SCRIM概念中，网格被布置成目标几何形状，其也可以包括垂直区域。然后将混凝土选择性地沉积到网中，该网充当加强元件以及就地保留模板。。从概念上讲，我们可以认为这种方法是用混凝土局部加固纺织膜，而不是整体印刷，这是现有方法的基础。

实验1中锥形锥的SCRIM结果。发布独立组件（右），沉积过程和结果的细节（左）。图片来源：CITA和DTI。

实验1中¼管道的SCRIM结果。图片来源：CITA和DTI。

SCRIM技术支持后续过程，例如元素添加和装饰，以及表达独特的建筑表达，从而允许更大的设计自由度。混凝土3D打印仍有一些挑战需要解决，但SCRIM方法有助于在研究界正在深入研究的领域中使现有的数字化建筑方法多样化。一个关键的区别是SCRIM完全参与3D六轴机器人的控制和运动能力。 从设计角度来看，这为3DCP开辟了新的创造潜力。从实用角度来看，SCRIM方法可实现非现场印刷和基于组件的装配。此外，由于混凝土选择性沉积，这有助于减少混凝土消耗并实现生产更轻的建筑构件。“

SCRIM导致实验2. a）首次沉积尝试; b）第二次沉积尝试。图片来源：CITA和DTI。

下一步的工作将包括改进混凝土混合料设计和研究纤维对3D打印混凝土的早期机械性能的影响。此外，研究人员还在研究生产定制碳纤维增强聚合物（CFRP）网格的可能性，以便对结构性能进行精细定制，并实现自适应机器人控制，以满足“打印时间”动态。

设想的建筑元素的推测可视化 - 分级内部分区

“我们还致力于开发一个集成的设计环境，将设计意图与模拟，生产过程分析以及后期生产元素的属性联系起来。”Ayres说。 “最后，我们计划寻求行业合作伙伴，以发展建筑构件概念到实际生产。”

来源：中国3D打印网