缅因大学试验利用可回收天然材料制成比钢还硬的3D打印地板

2024年8月12日，南极熊获悉，美国能源部橡树岭国家实验室（ORNL）和缅因大学的研究人员利用天然材料开发出了一种可回收的3D打印地板，这种地板足够坚固，可以替代建筑中的钢材。该项目是可持续材料和可再生技术制造联盟（SM2ART）计划的一部分。

△缅因大学采用3D打印技术开发的SM2ART Nfloor盒式地板

研究团队的核心成果是SM2ART Nfloor盒式地板，这种地板由混合的聚乳酸（PLA）和木粉制成。PLA是一种来源于玉米残渣的可生物降解热塑性塑料，而木粉则是木材加工的副产品。这种混合材料不仅坚固耐用，还具备良好的可回收性，适用于大幅面3D打印。

△盒式结构地板采用由玉米残渣制成的可生物降解热塑性塑料和木材加工废料中的木粉混合物，打印而成

3D打印可生物降解地板取代钢材

这项研究成果还在美国住房和城市发展部于国家广场举办的2024年住房创新展示会上展出。

缅因大学先进结构与复合材料中心（ASCC）的结构工程师Scott Tomlinson表示：“PLA和木粉的混合物是生产可回收、大尺寸增材制造部件的理想材料。与传统的钢筋混凝土组件相比，这种单件式地板组件不仅更坚固，还提供了更优质的步行体验。”

ORNL研究员Katie Copenhaver补充道：“通过利用基于生物的大规模3D打印技术，我们用单一材料的地板面板取代了由31个零件和3种材料构成的传统组件。这种地板面板不仅对生态友好，其强度也与传统钢地板相当。”

Scott Tomlinson补充道：“这项技术对可持续建筑的未来大有裨益。”该项目是在SHoP分支Assembly OSM倡议下发起的。

△ORNL的一名研究员正在评估模拟建筑工地上的施工过程

超大型3D打印机

今年4月，缅因大学先进结构与复合材料中心推出了一款打破世界尺寸纪录的热塑性聚合物打印机。它被称为“未来工厂1.0”，可以打印长达96英尺、宽32英尺、高18英尺的物体。该中心表示，它可用于经济适用房、桥梁和风力发电场。

早些时候，研究人员利用大型3D打印机在大约30小时内制作出SM2ART Nfloor盒式地板，与传统钢制地板制造相比，减少了约33%的劳动力。同时，该地板设计保留了电气、管道和通风服务所需的开口，减少了传统施工中对工人开凿开口的需求。研究人员表示，3D打印不仅节省了时间和成本，还提高了施工效率，未来在模块化和多住宅建筑中具有广阔的应用潜力。

此发展突显了在模块化、多住宅建筑中使用有机材料的潜力，并增强了城市建设的可持续性。