文章

这个系统可以三维打印整个建筑

时间：2017-5-4 10:08作者：update 阅读(1158) 评论: 5

导读：研究人员已经开发出一种系统，其可以对整个建筑物的基本结构进行三维打印。

　　现在可以通过3D打印生产的材料列表已经发展到不仅包括塑料，还包括金属，玻璃，甚至食物。现在，麻省理工学院的研究人员正在进一步扩展这个列表，他们设计了一个系统，其可以打印整个建筑物的基本结构。

　　研究人员说，用这个系统建造的结构可以比传统施工方法生产得更快而且更便宜。而且建筑物也可以根据特定地点的需要以及其制造者的需求来完全定制化。甚至其内部结构也可以用新的方式来修改，随着过程的推移，不同的材料也可以被纳入，而且材料的密度也可以变化，以提供强度，绝缘性，或其他属性的最佳组合。

　　最后，研究人员说，这种方法可以使我们能够设计和建造一些对于传统建筑方法来说是不可行的新建筑物。

　　该机器人系统在本周的《科学*机器人》杂志上的一篇文章中进行了介绍，该文章的作者包括2016届博士，MIT媒体实验室介导物质组的机械工程研究生及前研究成员Steven Keating；介导物质组研究助理Julian Leland和Levi Cai；研究组主任以及媒体艺术与科学副教授Neri Oxman。

　　该系统由一个运载着一个大型工业机器人手臂的履带式车辆组成，在大机械臂末端有一个较小的，精密运动的机器人手臂。这种高度可控的手臂，可以用来引导任何常规（或非常规）的建设喷嘴，例如那些用于浇筑混凝土或喷涂绝缘材料的喷嘴，也可以作为额外的数字制造终端效应器，例如铣头。

　　不像典型的3D打印系统那样大多数使用某种封闭的，固定的结构，以支持它们的喷嘴，并限于建设能够装进其整体外壳的物体，这个自由移动系统可以构造任何大小的对象。作为一个概念证明，研究人员用一台原型机来建造一个50英尺高，直径为12英尺的圆顶基本结构——这个项目在不到14小时的“打印”时间内就完成了。

　　对于这些初步的测试，该系统制造了用于形成成品混凝土结构的泡沫绝缘框架。这种在聚氨酯泡沫模具中填充混凝土的施工方法，类似于传统的商业绝缘混凝土模板技术。Keating解释说，沿着他们最初的工作的方法，研究人员发现该系统可以很容易地适应现有的建筑场地和设备，并且它将适应现有的建筑规范而不需要全新的评估。

　　最终，该系统的目的是自给自足。它配备了一个铲子，可以用来准备建筑表面，也可以获取当地的材料来用于建筑本身，如用于夯土建筑物的泥土。整个系统都可以电动，甚至可以由太阳能电池板供电。我们的想法是，这样的系统可以部署到偏远地区，例如在发展中国家，或在大风暴和大地正之后的救灾地区，以迅速地提供永久的住所。

　　最终的愿景是“在未来，拥有一种完全自主的设备，你可以把它发送到月球、火星或南极，然后它会自己走出去，在数年的时间里建造房屋，”Keating说，作为他的博士论文工作，他领导了该系统的开发。

　　但与此同时，他说，“我们也想表明，我们可以建造一些明天就可以立即使用的东西。”这就是团队用最初的移动平台所做的事情。“使用这个过程，我们现在可以取代建造一个建筑物的关键部分之一，”他说。“它可以明天就被集成到一个建筑工地。”

　　Keating说：“建筑业仍然主要从事数百年来一样的工作。建筑物是直线的，大多数是由单一材料制成，用锯子和钉子组装起来，”而且大多是由标准化的计划建造的。

　　但是，Keating想知道，如果每个建筑可以使用现场环境数据来进行个性化和设计，那会怎么样呢？在未来，基于现场的地面穿透雷达分析，建筑物的支柱可以被放置在最佳位置，而根据墙壁的朝向，它们也可以有不同的厚度。例如，在寒冷的气候条件下，建筑物的北侧可以有更厚、更隔热的墙，或者是由于承重要求的降低，墙壁具有由下到上的锥形结构，又或者能够帮助结构抵挡风吹的曲线。

　　这个被研究人员称为数字建设平台（DCP）的系统的创建，来源于介导物质研究组的整体愿景——设计没有零件的建筑。这样的愿景包括，例如，在一个单一的生产过程中，将“结构和外皮”，梁和窗口结合起来，并在结构建造过程中，实时地适应多个设计和施工过程。

　　从建筑的角度来看，Oxman说，该项目“挑战传统的建筑类型如墙壁、地板、或窗口，并提出，一个使用DCP的单一系统就可以制造出来，并且可以持续地改变其性质以产生一个类似于墙的元件，其会不断地融合成窗户。”

　　为此，新的3D打印系统的喷嘴可以适应被浇注材料的不同的密度，甚至随着过程的进行而混合不同的材料。在最初的测试所使用的版本中，该设备创建了一个绝缘泡沫外壳，其在混凝土浇筑后将留在原地，内部和外部的饰面材料可以直接应用到泡沫表面上。

　　该系统甚至可以创建复杂的形状和出挑，该团队通过在他们的样品圆顶中包含一个内置的宽板凳证明了这一点。在混凝土浇筑之前，任何需要的布线和管道都可以插入模具，从而提供了一个成品墙结构。还可以结合过程中使用内置的温度，光和其他参数的传感器收集到的现场数据，以在建造过程中调整结构。

　　Keating说，团队的分析表明，这种施工方法可以比现有方法更快，成本更低，也更安全地生产结构。（建筑行业是最危险的职业，而这个系统需要更少的手工工作。）此外，因为形状和厚度可以根据结构所需进行优化，而不是去匹配预制的木材和其他材料，因此总的材料需求会降低。

　　虽然平台代表了一种工程的进步，但是Oxman指出：“更快，更好，更便宜是一回事。但能够在一个单一的建筑体内设计和数字化制造多功能结构体现了从机器时代到生物时代的一个飞跃——从将建筑物看成是一个由标准件构成的供人居住的机器，变成了将建筑物看成一个有机体，其可以计算地增长，增材制造，并有可能生物增强。”

　　“对我来说，这不仅仅是一个打印机，”她说，“还是一种全新的思维方式，这有助于数字制造领域的范式转变，也有利于建筑设计。…我们的系统指向了数字建设的未来愿景，使我们在这个星球和其他星球上带来了新的可能性。”

欢迎关注光电资讯微信公众号，每天将由光电工程师社区网站(oecr.com)编辑团队为您精选行业动态，科技资讯，技术解析，光电科普等精彩内容，欢迎交换友情链接(查看详情)。

鸡蛋

鲜花

握手

雷人

路过

收藏分享邀请

上一篇：用光来操纵水下一篇：清华大学提出一种全新人工光学非线性材料

你可能感兴趣的：

换一组

发表评论

文章

这个系统可以三维打印整个建筑

最新评论

相关分类


热搜: 防雾膜棒料红外反射膜光电二极管镀膜机反射膜光谱仪光电探头真空镀银滤光片光器件应用光学 zemax激光远心镜头 sio2 增透膜离子源栅网 zemax 论文高反膜半反半透膜