3D打印技術(shù)承載了人們對(duì)未來(lái)制造模式，是數(shù)字時(shí)代人類(lèi)技術(shù)積累到一定階段所孕育出來(lái)的新技術(shù)，3D打印技術(shù)同時(shí)賦予了人類(lèi)對(duì)未來(lái)的巨大想象。比如，3D打印正在開(kāi)始塑造現(xiàn)代結(jié)構(gòu)的形成方式。
而現(xiàn)在，一項(xiàng)新的研究可能會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)大這項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展?jié)摿Α?lái)自澳大利亞皇家墨爾本理工大學(xué)(RMIT University)的科學(xué)家們稱，其通過(guò)模仿龍蝦殼上的彎曲圖案提出了一種3D打印技術(shù)從而使得混凝土具有更大的強(qiáng)度。
混凝土施工自動(dòng)化將改變現(xiàn)代社會(huì)的施工方式，施工將成為自動(dòng)化和數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)革命的下一個(gè)前沿領(lǐng)域，即工業(yè)4.0。而3D混凝土打印機(jī)則通過(guò)逐層沉積材料來(lái)建造房屋或制作結(jié)構(gòu)構(gòu)件，這與傳統(tǒng)的在模具中澆注混凝土的方法不同。
借助最新技術(shù)，一棟房子只需24小時(shí)就可以進(jìn)行3D打印，成本約為一半，而世界上第一個(gè)3D打印社區(qū)的建設(shè)于2019年在墨西哥開(kāi)始。新興產(chǎn)業(yè)已經(jīng)在支持建筑和工程創(chuàng)新，比如迪拜的一座3D打印辦公樓、馬德里的一座模仿自然的混凝土橋以及荷蘭的帆形“歐洲建筑”。
在這樣的背景下，RMIT大學(xué)的研究人員則試驗(yàn)了3D打印混凝土的不同方法，希望能在這種新興建筑形式中開(kāi)辟新的可能性。RMIT團(tuán)隊(duì)先前的研究發(fā)現(xiàn)，在混凝土混合物中加入1-2%的鋼纖維可以減少缺陷和孔隙率，提高強(qiáng)度。這種纖維還能幫助混凝土在不變形的情況下提前硬化，從而建造更高的結(jié)構(gòu)。
此次研究中，研究小組測(cè)試了在螺旋狀圖案（靈感來(lái)自龍蝦殼的內(nèi)部結(jié)構(gòu)）、交叉層和準(zhǔn)各向同性圖案（類(lèi)似于用于層壓復(fù)合材料結(jié)構(gòu)和逐層沉積復(fù)合材料的圖案）和標(biāo)準(zhǔn)單向圖案中印刷混凝土的影響。
結(jié)果顯示，與單向打印相比，每種模式的強(qiáng)度都有所提高。研究人員表示，螺旋模式則最有可能支撐復(fù)雜的3D打印混凝土結(jié)構(gòu)。由于龍蝦殼天生就很結(jié)實(shí)，而且自然彎曲，這可以幫助他們制造出更堅(jiān)固的混凝土形狀，比如拱門(mén)、流動(dòng)或扭曲的結(jié)構(gòu)。
當(dāng)然，這項(xiàng)工作尚處于早期階段，因此還需要進(jìn)一步研究，以測(cè)試混凝土在更廣泛參數(shù)范圍內(nèi)的性能，但從研究人員的初步實(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，其研究方向無(wú)疑是正確的。