研究人员基于3D打印冰模板开发出混凝土高效制造方法，可解决溜冰场冰料剩余问题

2024年2月25日，南极熊获悉，来自苏黎世联邦理工学院建筑和数字制造专业的研究人员设计了一种使用冰模板创建混凝土构件的新方法，用以解决溜冰场重铺过程中产生的冰料剩余问题。这种方法被称为冷制造（Cold Production），原理是利用数字雕刻的冰作为模具材料，采用空间混凝土晶格结构和堆叠原理完成制造。

△最初的3D 打印模具和内部的冰模具结构。（图片来源：苏黎世联邦理工学院）

Cold Production过程实际上涉及两个模具。首先，制作3D打印塑料模具，然后将冰压入模具中，形成冰模板。浇注并固化混凝土后，将构件从-10°C 实验室中取出，并留在室外脱模，让冰融化并露出复杂的网格设计。Cold Production 探索了一种零浪费的混凝土制造方法，该方法使用数字雕刻的冰作为成型材料。该项目探索了经过拓扑优化的混凝土晶格结构设计及其堆叠原理。冰模块是使用 3D 打印的多方模具压制成型的。

△冰模板解冻后的网格混凝土部件。（图片来源：苏黎世联邦理工学院）

△冰模板融冰过程

制造 15 个独特的网格状模块需要加工8400 公斤冰。对于如此大规模的生产，原材料来自当地的溜冰场。冰料使用完后的边角料是溜冰场定期重铺表面的常见副产品。将冰重新用于制造过程可以提高生产速度，并大大减少过程的能源消耗。混凝土构件相互交织的几何形状可实现连续的结构组装。

冷制造以冰模板项目为基础，突出了冰以复杂形式浇筑混凝土的潜力。这种创新方法不仅重新利用了建造中多余出来的冰料，而且还开启了具有挑战性的拓扑结构设计研究，这一举措大力推动了建筑数字化制造领域的发展。