3 d打印技术与建筑行业的巨大潜力。虽然已经有大量的关注印刷的整个结构,打印个人的想法粘土砖等建筑元素是一个新的研究领域。最新发表的一篇论文可持续性探讨了使用这种创新技术的潜力。
研究:3 d打印的粘土砖的新边界设计:印刷适性复杂的内部几何图形。图片来源:andrey_l / Shutterstock.com
3 d打印:改变建筑业的脸
人类建立了结构在很大程度上几个世纪一样。劳动和资源密集型的传统施工技术,需要较长时间,使温室气体排放和浪费。建筑业面临的可持续发展问题,近几十年来,促进了需要找到替代施工技术。
所有的技术,目前正在开发的4th工业革命,加法制造(3 d打印)展示了建筑行业重要的承诺。3 d打印技术是低成本优势的可持续性和裁缝印刷部分特定应用程序的能力。
近年来几个项目进行探索的可行性3 d打印技术为现代建筑业,建筑物,目前在全世界被开发。主要的重点是完全印刷可持续建筑,可打印材料,如混凝土。亚博网站下载在德克萨斯州,世界上第一个3 d打印的邻居也正在开发中。
四个阶段的方法的流程图。图片来源:Sangiorgio V et al .,可持续性
3 d打印粘土体系结构组件
最近,可能产生小部件的可持续3 d印刷已经探索过粘土。公司和研究机构调查了这些材料在建筑领域的使用。亚博网站下载研究所高级架构已调查了使用原始地球构造与他们建立组件Terra性能和数字的住所项目。
其他最近的研究应用程序的3 d打印小的预制组件可以分为三组。这些是建筑组件包层和遮阳篷,非结构性墙和砖、分工和非结构性砖拱顶。加州大学伯克利分校等机构,参与了研究。对于非结构性和分裂砖设计,研究集中在实现复杂的外部几何形状与多功能生产组件的行为。
虽然有越来越多的研究集中在探索外部形状自由,很少有研究3 d打印粘土组件与多样化的内部配置。有能源和机械性能的初步调查印刷组件(如砖)考虑不同简单的内部几何图形。
Peters等人认为,3 d印刷砖承诺由于能够创建结构不同形状和大小的气泡和嵌入墙壁。研究设计、印刷、和评估结构,只有拥有一个定期的内部配置。复杂的形状很难打印仍很大程度上未被探索。在当前文献,详尽的研究探索复杂的内部配置的设计和印刷适性的限制是失踪。
有限元分析结果的三个例子:崩溃,部分细胞崩溃,和完美的打印。图片来源:Sangiorgio V et al .,可持续性
这篇论文
该论文发表在《可持续性探讨了小说的发展3 d打印的粘土砖和复杂的内部几何图形。概念、设计和原型提出的这些extrusion-printed架构组件。本文中提出的方法克服了目前的3 d打印技术的局限性,超越简单的内部几何图形。
作者用一个经典的矩形砖生产组件的形状和发达的内部几何图形从著名的起点周期最小的表面。一个周期最小曲面局部最小化它的面积。几何图形的选择根据他们的证据确凿的机械性能和高效的能量吸收。作者确定最有效的内部砖的形状通过考虑不同的类型学和配置。共有18个参数的模型进行了分析。
选定的几何图形与粘土材料的印刷适性是全面调查使用有限元方法模拟。亚博网站下载许多印刷这些模拟试验进行了验证。此外,最佳的打印配置进行了研究。因此,一个有效的实现打印砖头了。
此外,研究三倍的小礼品:小说方法论的方法基于四个阶段,一个新颖的概念设计的3 d印刷和复杂的砖结构,利用最小的内部表面,和主要的讨论印刷错误和如何克服任何缺点。
原型和3 d打印18砖和规范的结果而言,过于密集的错误,崩溃,部分细胞崩溃,和完美的打印。图片来源:Sangiorgio V et al .,可持续性
未来
该论文发表在《可持续性为未来的研究提供了一个重要的知识库3 d印刷领域的可持续发展,高性能组件从粘土材料。亚博网站下载作者指出,未来的研究将调查3 d打印的砖的热性能和结构。此外,进一步的研究将探讨修改外部砖壳增强3 d的组合砖打印和自动机器人墙施工。
进一步的阅读
Sangiorgio, V et al。(2022)3 d打印的粘土砖的新边界设计:印刷适性复杂的内部几何图形(在线)可持续性14 (2)598 | mdpi.com。可以在:https://www.mdpi.com/2071-1050/14/2/598
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