瓦伦西亚理工大学（UPV）的一组研究人员开发了3D打印替代品，以替代由再生塑料制成的钢筋混凝土梁。尽管非常坚固，但钢筋混凝土梁也很重，因为它们包含很多金属。但是，移动钢筋混凝土梁通常是非常困难的，并且需要大量的人力。为了解决这些问题，研究人员设计并获得了专利的3D打印塑料梁，可以像乐高积木一样组装并在现场浇筑混凝土，其重量比传统的钢筋混凝土或金属梁轻80％。
         UPV的高级建筑工程技术学院（ETSIE）教授JoséRamónAlbiol说：“我们的目标是提出一种替代当前钢筋混凝土结构的方案。这些零件是在房屋整个长度上构建的，传统混凝土梁需要昂贵的安装机械，并且很难运输。”

  3D打印的塑料梁可以替代钢筋混凝土。通过UPV拍摄的照片。
  受人体骨骼启发的3D打印塑料块
        UPV团队着手进行3D打印塑料块，这些塑料块可以缝在一起形成梁，以替代传统的钢筋混凝土或金属梁。为了与此类横梁相比显着减轻重量，研究人员在人体骨骼的内部聚合物轮廓结构上对3D打印块进行了建模。
        牙槽骨结构是骨骼的骨和端部常见的典型牙槽结构，由具有海绵状小梁框架的部分海绵状层和厚而致密的外层组成。研究人员在其3D打印块中复制了这种几何结构，以使其具有强度和刚度，同时使零件尽可能轻便。砌块还使用再生塑料作为原材料进行印刷，以提高施工过程的可持续性。“这是一种蜂窝状结构，可以减少所用塑料的材料，从而减少其重量，从而保持结构的刚性，” Albiol说。 “这就是我们已经转移到这些革命性光束，特别是轮廓上的东西。这是一个非常智能的自然系统，它在这些梁中的复制使它们具有较低的结构重量和非常高的机械性能。”


  3D打印块受到人体骨骼几何形状的启发。通过UPV拍摄的照片。
  乐高积木方法
       UPV团队在过去三年中一直在开发其3D打印光束，并于2020年10月对该系统申请了专利。除了在塑料上打印梁部件带来的减轻重量的好处外，研究人员系统的主要新颖之处还在于其模块化功能，即可以将3D打印的块在现场组装在一起以形成纵向梁，然后进行设置在适当的地方加上一层混凝土。
      结果，不需要大型卡车和起重机来运输和安装横梁，从而节省了人工和材料的时间和成本。UPV大学混凝土科学与技术学院（ICITECH）的JoséLuis Bonet说：“该系统还消除了昂贵的模板需求，使您无需削减正在使用的基础设施中的流量即可进行工作。此外，该解决方案减少了所需的人工和辅助资源，从而节省了大量时间和成本。”而且，使用3D打印意味着可以在任何位置现场制造和组装整个横梁，并且可以在需要时根据各个项目的需要定制横梁。


  3D打印块可以像乐高积木一样安装在一起并在现场安装。通过UPV拍摄的照片。

  混凝土3D打印的进展

       近年来，建筑部门越来越多地利用3D打印的优势，以提供增强的材料功能，缩短制造时间和成本，并减少该部门的碳足迹。去年10月，加州大学伯克利分校的研究人员开发了一种将3D打印的聚合物八边形格子并入混凝土结构中作为增强材料的新方法。 他们能够将混合物中的混凝土含量减少约33％，使结构的整体重量更轻，同时仍保持其承重能力。
      在其他地方，苏黎世联邦理工学院的研究人员已使用大型FDM 3D打印和铸造方法的组合来设计“蛋壳”混凝土3D打印过程。 该方法使团队能够以更节省材料的方式生产复杂的混凝土结构。

       最近，斯威本科技大学和河北科技大学的科学家着手通过将建筑废料重新用于3D可打印混凝土中来改善该行业的可持续性。

来源：中国3D打印网

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