Formnext 2024展会发布：SEAM技术助力经济高效大幅面建筑3D打印

2024年11月18日，南极熊获悉，SEAM 研究中心的研究人员发布了螺杆挤出增材制造(SEAM) 技术的最新应用，重点聚焦在建筑领域的应用。

此次开发的核心是 Epic3D 门户打印机，打印系统能够生产用于外墙模块、围栏和大门等应用的大幅面塑料组件。该技术采用连续沉积工艺和加固结构，可提供专为户外建筑应用量身定制的耐用、耐候组件。

弗劳恩霍夫机床与成型技术研究所(IWU) 与Wirth & Co. GmbH合作，采用这种方法生产符合防火、防紫外线和防风雨标准的大型外墙单元。据研究团队介绍，SEAM 技术解决了增材制造领域长期存在的挑战，包括小型构建平台的限制以及对缓慢、昂贵的基于长丝的工艺的依赖。通过采用颗粒作为打印材料，SEAM 能够更快、更经济高效地生产定制组件。

弗劳恩霍夫 IWU 计划在Formnext2024贸易展上展示在 SEAM 技术方面的最新进展。在可持续纤维塑料复合材料部主任 Martin Kausch 博士的带领下，研究团队将与Metrom合作，在11.0 展厅 E38 展位和 11.0 展厅 C29展位展示他们的工作成果。

与会者将有机会探索基于颗粒的 3D 打印如何应用于建筑行业，包括外墙制造，以及重塑行业的潜力。

Kausch 博士表示：“我们让精致的设计变得经济实惠。当然，在传统制造中也可以实现外墙设计的个性化。但只有采用 SEAM 这样的工艺才能实现成本效益。”

△新型门户打印机 Epic3D 可实现大尺寸部件的增材制造。图片来自 Fraunhofer IWU

SEAM 技术的定制化和多功能性

定制是 SEAM 的一大优势，尤其适用于创建具有复杂纹理或独特形状的立面元素，例如公司徽标。此工艺使用经过改进的挤出螺杆将颗粒逐层熔化并沉积到构建平台上。

与纤维层压和成型工艺等传统方法不同，SEAM 无需模具，从而降低了成本和生产时间。使用预着色材料的能力也消除了额外的涂层步骤，从而简化了整个流程。

通过与Metrom和1ATechnologies合作开发的三个系统扩展了 SEAM 的应用潜力。这些系统包括 Epic3D、METROM P1410 和SEAMHex。其中，Epic3D 以处理大幅面生产的能力而脱颖而出，并由 2 米 x 1.7 米的构建平台提供支持。除此之外，METROM P1410 通过集成铣削等加工步骤带来了额外的多功能性，扩大了应用潜力。

最后，SEAMHex 采用独特的六轴并联运动系统，提供高动态和运动灵活性，确保出色的定位和路径精度。这种设计确保出色的定位和路径精度，同时减少移动质量，从而实现中型部件的可靠高效生产。这些系统共同满足了广泛的制造需求，具有精确性和适应性。

Wirth & Co. GmbH 董事总经理 Florian Stöckel 强调了与 Fraunhofer IWU 合作对于增强 SEAM 工艺在建筑应用方面的重要性。他解释说，Epic3D 门户打印机在实现外墙建筑的新设计可能性方面发挥着至关重要的作用。

Stöckel 指出，此次合作的重点是优化各个方面，包括设计、材料和 3D 打印过程本身。他还强调，对Epic3D系统的投资代表着朝着使增材制造更适合生产建筑部件迈出了一步。

△SEAM研究中心：Epic3D（左下）、METROM P1410（中）和 SEAMHex。照片来自 Fraunhofer IWU

拓展建筑研究的前沿

除了 SEAM 之外，其他研究也强调了建筑增材制造技术的不断发展。一个值得注意的例子是麻省理工学院(MIT) 和 Evenline 的研究人员研究了使用玻璃 3D 打印创建互锁砌体单元的可行性。这项研究发表在SpringerNature上，重点介绍了与传统方法相比，玻璃增材制造如何增强设计灵活性并降低工具成本。

△墙式结构的玻璃制造单元。照片来自麻省理工学院

MIT团队使用 G3DP3 打印机开发了模块化砌体单元，并测试了三种制造方法：全空心、打印铸造和全打印。研究结果显示，强度和表面精度各不相同，其中全空心单元的结构性能最高。根据研究团队的说法，这项研究强调了玻璃增材制造在可回收、可持续建筑方面的潜力，尽管大规模应用还需要进一步改进。

此外，弗吉尼亚大学(UVA) 的研究人员通过将石墨烯纳米片 (GNP) 掺入石灰石煅烧粘土 (LC2) 中，开发出了一种可持续的 3D 打印水泥基复合材料。在 Osman Ozbulut 教授的带领下，这项研究提高了结构完整性和环境性能，仅用 0.05% 的 GNP 就将抗压强度提高了 23%，同时提高了可打印性。

生命周期评估显示，与传统的水泥基混合物相比，温室气体排放量减少了 31%。项目由弗吉尼亚交通研究委员会联合开展，将石墨烯增强型 LC2 定位为可持续建筑（尤其是交通基础设施）的有前途的材料。