将工业废料水泥3D打印成生态友好型家具，为绿色城市建筑带来新思路

2022年1月28日，南极熊获悉，来自印度古瓦哈提理工学院（IIT Guwahati）的研究人员想出了一种将工业废料3D打印成可持续的大型结构的新方法。

研究团队利用内部开发的混凝土（使用当地废料作为粘合剂）和DeltasysE-Forming建筑单元， 3D打印出一块独特的"城市家具"。据工程师们说，这种结构通常需要大量的材料、劳动力和模板，但利用设计优化使他们的混凝土消耗减少了75%。

△研究人员的3D打印 "城市家具"。图片来自IIT Guwahati。

Deltasys E-Forming的技术

Deltasys E-Forming由其现任首席执行官和首席技术官Virendra Kadam和Murlidhar Sutar于2018年成立，是一家位于印度的初创公司，专门设计和制造大型挤压式3D打印机。自成立以来，该公司已在西马哈拉施特拉邦和北卡纳塔克邦工业带建立了强大的客户群，迄今已售出超过250台其专有机器。

Deltasys公司的产品围绕着其DE10X和DE200 3D打印机。这两台FFF机器，前者是为了生产精确的大尺寸零件而设计的，具有500x500x500mm的构建体积，而后者要小得多，但保留了以仅为90微米的层分辨率制造高度精确物体的能力。

目前，Deltasys E-Forming公司既销售其系统，也为客户提供按需生产零件的服务，同时瞄准了铁路、航空航天、汽车、海军和医疗领域。然而，该公司也在低调地开发第三个面向建筑的系统。虽然对这台打印机知之甚少，因为它自2019年以来一直处于保密状态，但据说它的容量可达10立方米。

△DeltasysE-Forming公司目前的3D打印阵容。图片来自DeltasysE-Forming公司。

进入低碳建筑领域

印度理工学院古瓦哈提分校的团队引用了在住房、桥梁和其他基础设施建设中部署3D打印技术的进展，称该技术有可能 "启动建筑实践的范式变革"，并且作为绕过传统模具铸造工艺的一种方式，具有特别的前景。

为了测试这些想法，研究人员已经部署了Deltasys E-Forming的新系统，据说他们自2021年以来一直在共同开发该系统，作为一个试点家具3D打印项目的一部分。

为了使该结构在生产过程中不会自我坍塌，工程师们最初分别使用SolidWorks和Simplify3D将其设计成拱形支架。该团队还专门为该项目开发了一种水泥混合物，据说该混合物使用当地的材料作为粘合剂，这种方式使其更具凝聚力，同时减少其碳含量。

一旦他们对家具设计进行了建模和切片，研究人员就以80毫米/秒的速度和10毫米的层高将其3D打印成一个0.4x0.4m的座椅结构。虽然制造过程本身只花了20分钟就完成了，但据说椅子在打印后还必须用潮湿的麻袋覆盖7天，以便在使用前让它固化。

鉴于使用他们的新型材料所实现的材料、准备时间和劳动力的节省，工程师们说，它还可能对多功能建筑应用产生全球性影响，他们现在计划调查其水下3D打印潜力，但IIT-Guwahati的主任TG Sitharam对其最终使用的可行性更为谨慎。

IIT-Guwahati主任T.G.Sitharam说:"我们已经展示了如何在我们的实验室规模的3D打印机中生产材料高效的结构，但是从印度的情况来看，必须进行技术经济分析，不仅要考虑到环境的可持续性，还要考虑到与3D打印相关的成本、质量、劳动力和维护等方面。"

△近年来，部署3D打印技术来建造可持续的街道家具已经成为一种趋势。图片来自The New Raw。

3D打印可持续建筑

虽然使用印度理工学院古瓦哈提分校团队的新型低碳材料制作家具无疑比用普通水泥制作更环保，但该项目远不是第一个提出更可持续的建筑3D打印方法的项目。早在三年前，荷兰设计工作室The New Raw就在希腊建立了一个零废弃的实验室，在那里它还用回收的塑料3D打印了椅子。

在最近的发展中，苏黎世联邦理工学院数字建筑技术部门的一个团队也公布了一种新型泡沫打印技术。据称，这种矿物泡沫由回收的废物制成，可以沉积到复杂的模板中，能够浇筑出几何优化的板块，这种方式可以减少用户的混凝土消耗量达70%。

在其他地方，在3D生物打印领域，麻省理工学院的科学家已经开发出一种家具3D打印材料，有可能完全切断使用木材或水泥作为原料的需要。利用一种类似于用于种植植物和肉类组织的培养技术，那里的团队已经成功地人工生产出木质细胞，这些细胞将来可以被建造成可持续的建筑。