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2023年12月4日，南極熊獲悉，蘇黎世聯(lián)邦理工學院公布了使用3D打印技術開發(fā)輕質建筑組件的新研究細節(jié)。
該學院研究人員于今年早些時候取得一項創(chuàng)新成果，為可持續(xù)建筑開創(chuàng)了新前景，既通過3D打印技術成功生產出輕質、絕緣的建筑構件。該項目由數字建筑技術小組的博士研究員Patrick Bedarf領導，項目名為Airlements。這一技術利用回收的工業(yè)廢物，包括來自工業(yè)高爐的粉煤灰，制造出無水泥礦物泡沫。這一創(chuàng)新有望降低供暖和制冷成本，徹底改變建筑材料的使用效率。
Airlements原型由多個獨立的部件組成，可以輕松組裝成墻角件等結構，體現了可持續(xù)性和效率的原則。Bedarf的研究是他博士論文的一部分，重點是創(chuàng)建這些元素，特別是復雜形狀的元素，以最大限度地減少材料的使用。這一創(chuàng)新的關鍵在于3D打印工藝，相較于傳統(tǒng)施工方法，它顯著減少了材料浪費和二氧化碳排放。該工藝消除了對于耗時且部分可重復使用的模板的需求，這是生產復雜幾何形狀時常見的挑戰(zhàn)。
在桑拿房中進行3D打印機
每個單獨的原型在不到一小時的時間內完成打印，并在制造環(huán)境中經過一周的硬化，控制溫度為20 – 28°C，相對濕度為20 – 70%。調節(jié)空氣濕度和溫度對于確保材料正確硬化且不易破裂非常關鍵。
為此，Bedarf開發(fā)了一個特殊的氣候室：一個大型透明的帳篷狀結構，機器人在其中沿著預定的打印路徑移動。他描述說：“到處都是霧氣和灰塵，就像在熱桑拿中一樣。”他指出這種新的生產方法不再需要能源密集型加工，是對早期無水泥泡沫工作的進步。后者要么必須用水泥硬化，要么隨后在烤箱中高溫固化。Airlements的波紋紋理在硬化過程中和最終狀態(tài)下提供了額外的穩(wěn)定性。
該項目將3D打印與機器人技術相結合，能夠經濟高效地生產定制建筑部件。Bedarf評價道：“如果沒有自動化，傳統(tǒng)的施工方法在節(jié)省材料方面非常耗時且昂貴，這種新穎的方法可以實現快速原型制作。每個組件都可以在不到一小時的時間內打印出來，然后在受控環(huán)境中經過一周的硬化過程，確保材料的完整性和耐用性。”
Airlements的實際應用包括易于運輸和現場組裝的輕質部件。最初，Bedarf嘗試使用混凝土來加固部件，但成功過渡到僅使用創(chuàng)新泡沫。這些組件可用作內墻和外墻的絕緣部件，并具有承重應用的潛力。
展望未來，Bedarf與FenX(一家ETH衍生公司，利用回收的工業(yè)廢物生產可持續(xù)絕緣材料)合作，計劃進一步開發(fā)Airlements，重點關注承載能力和絕緣性能。這一舉措與他在蘇黎世聯(lián)邦理工學院的學士課程“計算設計I&II”中的教學相一致。
Airlements項目不僅代表了可持續(xù)建筑領域的重大進步，而且也是該領域未來創(chuàng)新的前言。同時，該項目專注于降低能耗、最小化廢物產生和完全可回收性。
浙公網安備 33010602000006號
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