密歇根大学推出混凝土3D打印新方法，重量比传统实心混凝土减轻72%

2023年3月26日，南极熊获悉，密歇根大学的研究人员开发了一种 3D 混凝土打印 (3DCP) 技术，该技术有望以更低的成本提供更好、更环保的结构。建筑师 ManiaAghaei Meibodi 和密歇根大学陶布曼建筑与城市规划学院 DART 实验室的研究人员 Alireza Bayramvand 和 Yuxin Lin 开发了一种制造超轻、无废料混凝土的方法。与相同尺寸的传统实心混凝土相比，该方法能够减轻72% 的建筑重量，并且正在寻求大学以外的新合作伙伴关系和申请专利。

3DCP 方法旨在通过数字化施工减少混凝土消耗。然而，目前使用最广泛的3DCP方法在一些简单的建筑几何结构上受到了限制，如正交墙。陶布曼学院建筑学助理教授Aghaei Meibodi 说：“这导致混凝土消耗量高，并限制了它在需要复杂形状的轻型结构中的应用，这些结构需要复杂的形状，例如分支和角形管状结构、悬垂、层悬臂以及细丝截面或角度变化。”

密歇根大学团队的新型 “壳墙”结构设计展示了一种计算设计和机器人 3D 打印技术，可将拓扑优化与 3DCP 有效结合。研究团队创建了一个计算模型，该模型根据拓扑优化部件的形状和几何特征协同非平面和可变材料沉积。

Aghaei Meibodi 说：“这允许通过将材料精确地放置在结构目的所需的位置来有效地使用材料，并消除不必要的过度建造，使用过多的材料。所有这些因素结合在一起意味着我们可以以更低的成本建造更好、更环保的结构。”

根据 Bayramvand 和 Lin的说法，之前的研究探索了使用基于聚合物的材料进行复杂几何形状的非平面 3D 打印，但使用混凝土（一种更具挑战性的材料）受到的关注有限。凭借 DART 实验室研究人员的这些技术进步，3D 混凝土结构领域的著名领导者——Peri Group、ICON和WASP——开始注意到这一点。

随着快速城市化和基础设施建设需求的增加，他们的工作正在推动建筑行业和整体 3DCP 实践的重大变革，建立新的合作伙伴关系，旨在改善建筑师、立法者、3D 混凝土打印初创公司和整个混凝土行业的未来成果。