ORNL获得电缆吊装结构建筑3D打印技术专利

来源：未知大陆

橡树岭国家实验室 (ORNL) 为一种新颖的电缆驱动施工工艺申请了专利，在该工艺中，喷嘴可用于3D打印整个建筑物，同时悬挂在半空中。该技术被昵称为 Sky Big Area Additive Manufacturing，或简称为“SkyBAAM”，旨在使用连接到绕线器的绳索进行操作，为用户提供对其末端执行器运动的完全空间控制。

SkyBAAM 的创建者表示，它易于设置，无需在部署龙门安装系统时进行当前所需的大量场地准备，这“阻碍了它们在商业上的可行性”。

根据已在 FedInvent 上发布的专利文件，它涵盖了“电缆驱动的增材制造系统，该系统包括一个末端执行器，该末端执行器配置为在3D工作空间内进行线性平移，一个空中升降机通过至少一根悬索悬挂末端执行器，多个基站设置在空中升降机下方，控制电缆从每个基站延伸。”

ORNL 'SkyBAAM' 3D 打印系统的示意图

ORNL 的龙门3D打印替代方案
在其专利的序言中，SkyBAAM 背后的团队证明，使用传统工艺建造普通家庭住宅会产生 3-7 吨混凝土废物。相比之下，ORNL 工程师表示，利用3D打印技术可以创建具有“独特几何形状”的更可持续的结构，同时使用“更少的材料”和能源来启动。

许多当前的建筑系统都将喷嘴安装在龙门架上，这样用户就可以根据需要调整混凝土沉积量，并建造高达三层的结构。例如，使用 COBOD 的龙门 BOD2 打印机，PERI 集团之前已经能够在德国建造一栋三层楼的公寓楼，并继续在该国的租赁市场上上市。

ICON 还吸引了大量投资者对其 Vulcan 技术的兴趣，该公司现已筹集超过 2.66 亿美元的资金来支持其持续发展。虽然不像其他建筑 3D 打印机那样连接到龙门架上，但即使是 2021 年年中推出的下一代 Vulcan，它的打印头也安装在并行基站上并由并行基站移动。

然而，尽管人们对此类 3D 打印机的兴趣日益浓厚，ORNL 团队还是批评了他们复杂的设置，他们说这是“商业实施的障碍”。工程师们还表示，目前的印刷结构不像其他外墙材料那样“美观”，而且它们可能需要长时间的加固，因此需要一个“改进的大规模、可现场部署”系统。

SkyBAAM 3D 打印机至少需要三个基站才能运行，但如果需要，可以增加这个数量

电缆驱动的 SkyBAAM 结构
与传统的混凝土3D打印机不同，ORNL专利中概述的 SkyBAAM 系统旨在使用一系列滑轮进行操作，这些滑轮可以通过现场基站进行控制。在机器的顶端，是一个悬挂的末端执行器，据说可以连接任何与水泥兼容的喷嘴，还有一个吊杆，能够携带一根软管为它提供材料。

在实践中，SkyBAAM 的发明者说，它的两个基站应该配备执行器，例如绕线器，以便将其喷嘴移动到位，第三个用作被动底座，仅提供张力控制。然而，研究人员还为系统的定制留出了一些回旋余地，包括额外的工作站、电缆导向器或自动操作的中央控制器。

根据该机器的专利，从龙门架切换到电缆安装设置的主要好处之一是滑轮可以可拆卸地固定，使后者更容易部署。更重要的是，据说该系统的设计使其仅以三个自由度运行，而普通电缆驱动系统需要六个自由度，使其更简单且更易于部署。

SkyBAAM 3D 打印机可能仍处于开发的早期阶段，但这并没有阻止 ORNL 在实验水平上部署它，并且在 2020 年 5 月，其研究人员使用该技术建造了首创“智能墙”具有内置电子设备，使其能够用作节能的房间冷却系统。

“SkyBAAM 的独特之处在于，它消除了对大型增材制造系统中常见的龙门系统的需求，”ORNL 研究员 Brian Post 在 2020 年的“EMPOWER”智能墙揭幕上说。“它可以在在建筑工地工作几个小时，场地准备工作最少。”

读者可以在此处找到专利号为“11230032”的 ORNL SkyBAAM 3D 打印技术的完整细分。

主动绝缘被动态打开或关闭以控制外壁的传导率