SCRIM:一种创新的三维混凝土印刷方法

▲搭建中的用于实验的网络结构  图片版权：CITA和DTI

据TechXplore网站9月10日报道，丹麦皇家美术学院信息技术和建筑中心( CITA )与丹麦技术学院的研究人员共同开发了一种叫做“网状结构中的稀疏混凝土加固（SCRIM : Spare Concrete Reinforcement In Meshworks）”的新型混合建筑概念。他们的方法将在即将举行的ROB | ARCH会议上详细介绍，并且将在Research Gate网站在线发表。该方法解决了三维混凝土印刷技术( 3DCP )现有的局限，特别是关于非挤压几何形状印刷方面相关的限制。通过该方法还可以充分利用六轴机器人进行控制，实现制造轻质部件的目标。“这项研究是CITA和DTI混凝土中心合作的结果，”两位参与这个项目的研究人员（Phil Ayres和 Wilson Ricardo Leal da Silva）告诉TechXplore。

混凝土目前是建筑业最常用的材料，但高消耗量也使其成为地球上二氧化碳生产的一个主要来源。因此，全世界的研究人员一直在探索改进混凝土制造的方法，减少其对环境的不利影响。在过去的几十年里，新技术的诞生使得数字化制造成为可能，由此就可能会出现新的设计和施工实践，三维混凝土印刷( 3DCP )便是其中之一。然而，大多数传统的三维混凝土印刷( 3DCP )需垂直堆叠材料，这导致该技术在构建方向和钢筋的结合方面有一些限制。

▲搭建中的用于实验的网络结构  图片版权：CITA和DTI

Leal da Silva解释说:“与堆叠方法相反，SCRIM的概念在于直接在碳纤维增强聚合物( CFRP )网格上印刷。”在SCRIM概念中，网格被排列成三维的几何目标，自然也包括了垂直区域。然后，混凝土被有选择地堆积到网格中，网格则在其中充当加固元件以及固定模板。

Ayres说:“从概念上来说，我们可以认为这种方法是用混凝土局部加固纺织膜，而不是整体印刷（现有方法的基础）。”

▲SCRIM圆锥实验的结果 1.独立释放的组件及其沉积过程细节（右图）和沉积结果左图）  图片版权：CITA和DTI

研究人员发现，除了减少建筑定向和加固方面的限制外，他们的技术同样支持后续的工艺流程，比如元素添加和修饰等。因此，SCRIM可以通过目标设计、复杂的几何形状支撑和有选择的材料放置来保证在设计目标方面有更大的自由度。“在三维混凝土印刷( 3DCP )中仍有许多挑战需要解决，但是SCRIM方法通过对六轴机器人三维控制和移动能力的充分利用，有助于促进数字构架研究方法多样化。从实际角度来看，该方法能够实现异地印刷和基于组件的组装。此外，由于混凝土是选择性沉积的，这有助于减少混凝土消耗，并能够生产更轻的建筑构件。"

▲SCRIM实验2的结果 a）第一次混凝土沉积尝试 b）第二次混凝土沉积尝试  图片版权：CITA和DTI

为了进一步发展他们的方法，研究人员现正计划改进混凝土配合比设计及其相关的早期性能。此外，他们还希望探索生产定制碳纤维增强聚合物( CFRP )网格的可能性，并实现自适应机器人控制以适应“印刷时间”的动态。

Ayres说:“我们还致力于开发一个集成的设计环境，将设计意图与模拟、生产过程分析以及生产后产生的元素的特性联系起来。最后，我们计划寻求行业合作伙伴来发展建筑构件生产的概念。"

科界原创 

编译：王雨城

审稿：alone

责编：张梦

原文链接：

https://techxplore.com/news/2018-09-scrim-method-d-concrete.html

版权声明：本文由科界平台原创编译，中文内容仅供参考，一切内容以英文原版为准。转载请注明来源科技工作者之家—科界App。