3D打印的建筑具備設(shè)計(jì)多樣、建造速度快、成本地等優(yōu)勢(shì),為什么仍然未能普及?原因在于建筑強(qiáng)度!雖然大多數(shù)的3D打印建筑都號(hào)稱強(qiáng)度極佳,抗震性能極好。但歸根結(jié)締,3D打印建筑屬于純混凝土澆筑建筑。純混凝土建筑的缺陷在于,抗張強(qiáng)度不足,容易碎裂。因此,幾乎所有的傳統(tǒng)建筑,都會(huì)在將混凝土澆筑在鋼筋框架之中,從而讓建筑物更有“彈性”,增加抗張強(qiáng)度。
然而,3D打印的建筑,由于技術(shù)的獨(dú)特性,無(wú)法再鋼筋框架之中打印機(jī)混凝土。這也就導(dǎo)致了大多數(shù)的3D打印建筑為純混凝土結(jié)構(gòu),抗張強(qiáng)度嚴(yán)重不足,可能會(huì)出現(xiàn)碎裂。幸運(yùn)的是,德國(guó)發(fā)明家Kai Parthy給出了一個(gè)解決方案,那就是網(wǎng)狀鋼纖維填充物。
這種鋼結(jié)構(gòu)填充物呈環(huán)狀,每個(gè)尺寸在1-10cm,能在3D打印建筑時(shí),通過(guò)噴頭或者手工,填入混凝土之中。填充物的尺寸大小一,因此保證能在XYZ三個(gè)方向上均勻分布。這些鋼結(jié)構(gòu)填充物,會(huì)從內(nèi)部增加混凝土的抗張強(qiáng)度,從而提升建筑整體強(qiáng)度。更值得一提的是,由于是環(huán)狀,這些填充物可以彼此連接,只要組合得當(dāng),甚至可以在混凝土內(nèi)部形成一種類似“金屬泡沫”的結(jié)構(gòu)。
Kai解釋說(shuō):“混凝土填充物的研發(fā)已經(jīng)持續(xù)了數(shù)十年,無(wú)論是鋼纖維還是塑料纖維,加入混凝土后,都只能用于地面建筑結(jié)構(gòu),無(wú)法作為承重結(jié)構(gòu)。因此,這種網(wǎng)狀鋼纖維填充物的出現(xiàn),無(wú)疑是建筑界的大突破?!?/p>
測(cè)試發(fā)現(xiàn),填充了這種網(wǎng)狀鋼纖維的混凝土結(jié)構(gòu),在承受巨大壓力時(shí),混凝土出現(xiàn)了裂縫,但是卻沒(méi)有變成碎塊。裂縫的出現(xiàn)說(shuō)明,混凝土結(jié)構(gòu)的抗張強(qiáng)度確實(shí)得到提升,因此才沒(méi)有變成碎塊。
這種填充物可以加入到任何的3D打印過(guò)程中,Kai還設(shè)想了一種雙噴頭的機(jī)械臂3D打印系統(tǒng),一個(gè)噴頭打印混凝土,另一個(gè)噴頭噴出填充物嗎,目前Kai正在為這項(xiàng)技術(shù)申請(qǐng)專利。