混凝土3D打印的案例
GE混凝土3D打印風力發(fā)電機基座，復合材料3D打印葉片
如果將可以節(jié)約制造成本、縮短生產(chǎn)時間的3D打印引入葉片生產(chǎn)，效果會如何？
2022年4月23日，南極熊獲悉，基于在航空發(fā)動機及燃機零部件3D打印上的豐富經(jīng)驗，通用電氣旗下的再生能源公司開啟了一個新的項目，使用大型的混凝土3D機來建造風力渦輪發(fā)電機的基座，由此來減少運輸成本和人力成本。根據(jù)測算，通過將一個高度為80米的5MW風機提高至160米的高度，風電場運營商可以增加至少30%的發(fā)電量。
風能被認為是一種清潔無公害的可再生能源，隨著全球變暖等環(huán)境問題越來越嚴重，風力發(fā)電成為了一些國家的重點發(fā)展項目。為了能夠充分應用風能，風力渦輪發(fā)電機都建的比較大。建造時，需要先打地基，就是挖出一個足夠深的坑，再在其中搭建鋼筋結構，最后澆筑混凝土，整個過程需要大量的工人協(xié)同完成。
再生能源公司希望通過混凝土3D打印的方式來建造地基。目前，他們將以現(xiàn)有的混凝土3D打印技術為基礎，進行優(yōu)化，目標是5年內(nèi)實現(xiàn)商用。
再生能源公司表示，通過3D打印，可以改變目前的渦輪風力發(fā)電機的結構，實現(xiàn)創(chuàng)新。目前，渦輪風力發(fā)電機的基座都和地面齊平，在上面搭建大型的金屬圓柱體。再生能源公司的設想是不僅打印基座，還會打印一部分的塔身（原來金屬圓柱的部分）。這樣就能減少大型圓柱體的運輸，節(jié)約運輸成本，并降低風力渦輪發(fā)電機的搭建難度。
讓風機變得更高后，更輕則是下一個追求。最近，GE與美國能源部建立合作，研究使用3D打印制造風機葉片。這個為期25個月、耗資670萬美元的項目將重點研究如何通過低成本的熱塑性材料和3D打印技術制造一套風機葉片的葉尖部分。完成后，GE團隊及其合作伙伴——橡樹嶺國家實驗室和美國國家可再生能源實驗室將對產(chǎn)品的結構特性進行測試，并將三套葉尖安裝到風機上。
展開 綜述：混凝土3D打印技術的研究與發(fā)展
由于 3D 打印建筑物中缺少鋼筋骨架的支撐，結構構件需要達到較高的強度來承受外部荷載，Le等人選用硅酸鹽水泥作為混凝土的膠凝材料，試驗研究表明其層間抵抗彎矩、剪力的能力不足。單選用了普通硅酸鹽水泥作為 3D 打印混凝土膠凝材料，不能達到 3D 打印混凝土所需要的各項性能。而孫建智等人實驗室數(shù)據(jù)表明，可以通過摻加聚合物等乳液對硅酸鹽水泥的性能進行改性，減少收縮，提高黏結性。
2) 骨料
骨料，是混凝土中占比最大的材料，3D 打印混凝土對骨料的要求比傳統(tǒng)混凝土更高。強度高、密度小、顆粒形貌接近球型的骨料是最適合 3D 打印混凝土使用的，同時 3D 打印混凝土建筑是由一層一層的混凝土堆疊而成，每一層混凝土都比較薄，加上 3D 打印混凝土是通過噴嘴噴出成型，如骨料的粒徑過大，噴嘴可能會被堵塞。但粒徑過小，則包裹骨料表面所需的漿體量大，加之水化速率快，單位時間內(nèi)釋放的水化熱也高，將會導致混凝土各項性能的惡化。
因此，根據(jù)噴嘴的大小選取合適的骨料粒徑至關重要。同時，骨料的細度、顆粒級配、含泥量等指標也需嚴格把控。這些都是由 3D 打印混凝土的特殊性所決定。
3) 礦物摻合料
礦物摻合料有粉煤灰、硅粉、礦粉、陶瓷拋光磚粉等，其活性成分可大幅提高打印構件的強度及結構的致密度，提高材料的耐久性能及結構的使用壽命。對于 3D 打印混凝土的可建造性，早期強度的快速增長尤為重要，Tregger 等人的研究證實，在3D 打印混凝土中摻入納米黏土，有利于提高混凝土的濕壓強度（green strength，或者稱“塑性強度”）。
展開 綜述：混凝土3D打印技術的研究與發(fā)展
由于 3D 打印建筑物中缺少鋼筋骨架的支撐，結構構件需要達到較高的強度來承受外部荷載，Le等人選用硅酸鹽水泥作為混凝土的膠凝材料，試驗研究表明其層間抵抗彎矩、剪力的能力不足。單選用了普通硅酸鹽水泥作為 3D 打印混凝土膠凝材料，不能達到 3D 打印混凝土所需要的各項性能。而孫建智等人實驗室數(shù)據(jù)表明，可以通過摻加聚合物等乳液對硅酸鹽水泥的性能進行改性，減少收縮，提高黏結性。
2) 骨料
骨料，是混凝土中占比最大的材料，3D 打印混凝土對骨料的要求比傳統(tǒng)混凝土更高。強度高、密度小、顆粒形貌接近球型的骨料是最適合 3D 打印混凝土使用的，同時 3D 打印混凝土建筑是由一層一層的混凝土堆疊而成，每一層混凝土都比較薄，加上 3D 打印混凝土是通過噴嘴噴出成型，如骨料的粒徑過大，噴嘴可能會被堵塞。但粒徑過小，則包裹骨料表面所需的漿體量大，加之水化速率快，單位時間內(nèi)釋放的水化熱也高，將會導致混凝土各項性能的惡化。
因此，根據(jù)噴嘴的大小選取合適的骨料粒徑至關重要。同時，骨料的細度、顆粒級配、含泥量等指標也需嚴格把控。這些都是由 3D 打印混凝土的特殊性所決定。
3) 礦物摻合料
礦物摻合料有粉煤灰、硅粉、礦粉、陶瓷拋光磚粉等，其活性成分可大幅提高打印構件的強度及結構的致密度，提高材料的耐久性能及結構的使用壽命。對于 3D 打印混凝土的可建造性，早期強度的快速增長尤為重要，Tregger 等人的研究證實，在3D 打印混凝土中摻入納米黏土，有利于提高混凝土的濕壓強度（green strength，或者稱“塑性強度”）。
展開 混凝土建筑3D打印，英國將建高速HS2鐵路運輸網(wǎng)
鑒于HS2的失誤，HS2公司決定采用3D打印技術，現(xiàn)在可以被視為試圖讓項目回到正軌，特別是考慮到該技術的速度和自動化潛力。
△ChangeMaker3D公司的混凝土3D打印技術正在運行中。照片來自HS2
Printfrastructure 3D打印
SCS JV是Skanska、Costain和STRABAG的合資公司，負責建設HS2的倫敦隧道，現(xiàn)在已經(jīng)轉向ChangeMaker 3D及其技術來優(yōu)化這一過程。被稱為 "Printfrastructure"的新型建造技術是HS2公司的專有工藝，它涉及使用計算機控制的機器人安裝的3D打印機，以精確地創(chuàng)建復雜的混凝土結構的規(guī)格。
人們普遍認為，一旦在HS2的倫敦終點站現(xiàn)場完成部署，這些機器人將能夠進入其他工藝受物理限制而不能作業(yè)的區(qū)域，減少了對復雜和昂貴的物流計劃的需求。ChangeMaker 3D程序的自動化性質(zhì)也使其有可能減少任何建筑引起的旅行中斷，因為通常必須暫停服務以保證工人安全。
此外，作為一個額外的好處，承包商預計該技術將能夠創(chuàng)建內(nèi)部網(wǎng)狀結構，這不僅起到加固作用，而且使用更少的材料。考慮到這一點，承包商們還與Versarien合作，將石墨烯整合到3D打印混凝土中，可能使他們能夠減少整個項目的碳排放。
最終，SCS JV認為，部署ChangeMaker3D的技術可以使隧道的混凝土和碳排放量減少高達50%。更重要的是，該公司認為由于從建造流程中移除了鋼材并減少對耗油卡車的依賴，采用3D打印技術可以幫助其整個運營更加生態(tài)友好。
HS2的創(chuàng)新經(jīng)理Rob Cairns說："SCS JV和ChangeMaker 3D正在合作的項目是HS2實現(xiàn)的那種意義深遠的創(chuàng)新的一個絕妙證明。"
展開 
"瞬間成形"新型混凝土3D打印房屋，COBOD和CEMEX強強聯(lián)手
然而，盡管這個項目很成功，但它在很大程度上是一個概念驗證的舉措，是西麥斯材料的3D打印測試案例，因此為了幫助擴大技術的應用，它現(xiàn)在已經(jīng)與經(jīng)驗豐富的COBOD展開合作。
"COBOD早在2017年就開始了3D建筑打印，而我們也有自己制作的混凝土配方，"COBOD創(chuàng)始人Henrik Lund-Nielsen解釋說。"我們不得不使用很多的配方水泥來使材料發(fā)揮作用，其結果并不像我們所期望的那樣高效。然而，我們繼續(xù)尋找普通混凝土的解決方案，這對我們技術的大規(guī)模應用至關重要。我們非常高興Cemex公司接受了這一挑戰(zhàn)，并為我們合作開發(fā)新的解決方案感到自豪。"
△一名團隊成員慶祝Be More 3D公司的3D打印平房完工。照片來自Be More 3D。
可以3D打印的混凝土
目前，許多建筑3D打印公司使用專有的混凝土混合物，在逐層工作流程中建造結構，這對那些在3D打印行業(yè)工作的人來說無疑是熟悉的。例如，早期的市場領導者ICON公司已經(jīng)開發(fā)了一種 "Lavacrete"材料，用于其大型Vulcan機器，而Mighty Buildings公司則提出了自己的石質(zhì)建筑礦物。
由于使用普通混凝土時出現(xiàn)的流動性問題，這些公司實際上被迫開始嘗試自己配制建筑材料，但這種自行開發(fā)的混凝土也能夠幫助他們摒棄傳統(tǒng)施工過程中使用的廢棄模具和框架，從而提高他們技術的成本節(jié)約潛力。
然而，COBOD和CEMEX表示新材料開發(fā)成功后，他們現(xiàn)在已經(jīng)克服了阻礙普通混凝土3D打印的路障。具體來說，西麥斯已經(jīng)想出了一種使其更具流動性和延展性的方法：通過在預拌混凝土中加入專有的D.fab系列添加劑，使混凝土能夠被定制，并在3D打印期間促進沉積。
展開 滿橋行人，這座3D打印混凝土橋也hold得住~
? 造價僅為普通橋梁造價的三分之二
整體橋梁工程的打印用了兩臺機器臂3D打印系統(tǒng)，共用450小時打印完成全部混凝土構件；與同等規(guī)模的橋梁相比，它的造價只有普通橋梁造價的三分之二；該橋梁主體的打印及施工未用模板，未用鋼筋，大大節(jié)省了工程花費。
? 實時監(jiān)測系統(tǒng)
與此同時，該橋預埋有實時監(jiān)測系統(tǒng)，包括振弦式應力監(jiān)控和高精度應變監(jiān)控系統(tǒng)，可以即時收集橋梁受力及變形狀態(tài)數(shù)據(jù)，對于跟蹤研究新型混凝土材料性能以及打印構件的結構力學性能具有實際作用。
差不多同一時間，美國軍方工程研究與發(fā)展中心的科研人員在加利福尼亞南部地區(qū)Camp Pendleton也3D打印了一座現(xiàn)代版貝利橋。據(jù)了解，這座鋼筋混凝土橋可承載一輛坦克車的重量。
未來，3D打印在建造橋梁方面還會有哪些新突破？讓我們拭目以待~
來源：3D打印世界
展開 趙雷《畫》里的房子，3D打印幫你造出來
更為復雜的混凝土3D打印技術
目前，混凝土3D打印的案例大都集中在大型混凝土打印系統(tǒng)制造房屋結構上，這種打印系統(tǒng)往往需要具有相當大的噴嘴以實現(xiàn)大流量，以相當快速且可重復的方式鋪設混凝土層。但是，對于真正復雜的具體工作，要充分利用3D打印的功能，則需要更加靈活，觸感更好的東西。荷蘭的Vertico公司向我們展示了混凝土3D打印可以制造更為復雜的模型，通過機械臂控制的打印機可以做出極為復雜的立體模型。
△機械臂混凝土打印機（圖片來源：Vertico）
如上圖所示，打印機系統(tǒng)由多種選項組成，包括選擇小型或大型機器人（從一些機器人供應商處選擇）。其他選項包括固定式或軌道式機器人，加速/標準噴嘴以及安全圍欄或光幕的選擇。他們的新混凝土打印廠于2020年初開業(yè)。
同時該公司參與了許多項目，包括各種藝術裝置和拓撲優(yōu)化的橋梁。
△經(jīng)過拓撲優(yōu)化的橋梁（圖片來源：Vertico）
在下圖中我們可以看到一個更復雜的案例，這個模型是一個顯示著編織圖案的花瓶，我們甚至可以看到混凝土的細節(jié)。
△混凝土花瓶（圖片來源：Vertico）
從房屋到橋梁，乃至生活的擺件，我們都可以憑借3D打印去創(chuàng)造出來。但不得不承認的是，混凝土3D打印的房屋后期結構強度、粉刷和裝修等過程都需要考慮到，目前尚未針對3D打印技術形成一套規(guī)整的房屋建造流程來匹配。因此，距離3D打印造房真正在我們的生活中實現(xiàn)，仍然還有很長的路要走。但愿真的有那么一天，我們真的可以在一個湖光盈盈的岸邊，隨時隨地造上那么一棟想象中的房。
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展開 研究人員評估不同類型混凝土3D打印的可能性
要3D打印混凝土，必須滿足幾個參數(shù)。它必須能夠通過噴嘴擠出，一旦沉積就保持其形狀，并且還能夠在連續(xù)層的重量下保持不變。近日，在一篇名為“3D打印混凝土中的可加工性參數(shù)評估”的論文中，一組研究人員根據(jù)四種不同的測試來測量新混凝土用于3D打印的可操作性：“流動臺，ICAR流變儀，Vicat以及在實驗室中應用的實驗測量旋轉螺桿擠出機的電機的電力消耗。“
對于他們的材料，研究人員使用碎石灰石和硅質(zhì)河砂各自的一半的組合。用他們開發(fā)了原型3D打印系統(tǒng)來測試材料。“生產(chǎn)出使用不同骨料，粘合劑和不同量的水和超塑化劑生產(chǎn)的混凝土混合物，根據(jù)四種不同的測試進行可加工性測試并印刷，以便獲得廣泛的測量可加工性參數(shù)數(shù)據(jù)范圍，并最終確定其特征的閾值一種可印刷的混凝土混合物，“研究人員說。
研究人員建立了可印刷性和可建造性的四個標準：
可以通過噴嘴擠出混合物
良好的印刷質(zhì)量意味著沒有空隙，沒有擠壓材料的尺寸變化
可以實現(xiàn)五層印刷材料而不會塌陷
第1層的高度與第5層的高度~1
很難找到符合所有四個標準的混合物。調(diào)整石灰石作為骨料和水泥作為粘合劑的混合物，以達到三種不同的可加工性水平，高，中和低，但沒有一種被認為是可印刷的，因為沒有一種符合所有四個既定標準。
研究人員還評估了隨時間推移的可使用性損失。在混合后0,15和30分鐘測量具有三種不同聚集體（石灰石，河砂和兩者的混合物）的混合物的膨脹。研究人員表示，“石灰石填料混凝土的可加工性比河砂或石灰?guī)r和河砂的混凝土損失率高。這可以用聚合物的粒度來解釋。石灰石填料含有更多的細粉，從混合物中吸收更多的水。
展開 歐洲建筑商使用3D打印修復俄羅斯一座歷史悠久的噴泉
近日，一家歐洲建筑3D打印機制造商AMT-SPECVIA，它幫助修復了俄羅斯城市Palekh的一座歷史悠久的噴泉。 Sheaf噴泉直徑26米，深度2.2米，據(jù)稱是俄羅斯第一個3D打印地標，也是世界上第一個大型混凝土3D打印噴泉。
△俄羅斯3D打印的Sheaf噴泉
Sheaf噴泉位于世界著名的俄羅斯民間藝術和手工藝品中心Palekh的圣十字大教堂公園內(nèi)，由著名雕塑家NikolaiVasilyevichDydykin創(chuàng)建。
使用AMTS-6044LONG3D打印機，建筑公司IvStroyIndustriya和IvStroyGarant領導了Sheaf噴泉的修復工作。這款中型混凝土3D打印機能夠生產(chǎn)高達55平方米的混凝土結構。
△俄羅斯Sheaf噴泉的3D打印結構
采用增材制造的噴泉修復
在這個項目中，修復團隊以及Palekh的居民決定將Sheaf噴泉的原始形狀從矩形改為圓形。此外，Palekh漆器微縮模型安裝在噴泉的水下燈光下-一種俄羅斯手工藝品。
這些護欄是圍繞噴泉基座延伸的屏障，使用結構和地質(zhì)聚合物混凝土，石膏，粘土，使用礦物和玻璃纖維混合物進行3D打印。在Sheaf噴泉修復之前，AMTS-6044LONG3D打印機被用于在俄羅斯雅羅斯拉夫爾建立第一個可居住的3D打印房屋。
△Casaf噴泉的3D打印的護欄
來源：中國3D打印網(wǎng)
展開 戰(zhàn)場黑科技：3D打印技術24小時內(nèi)即可造出軍營？
3D打印技術不僅可以用于打印槍械，還可為軍隊打造營房？！即便是保持著對他國絕對的軍事優(yōu)勢，可美軍迄今仍不放松對軍事技術的創(chuàng)新追求。日前，美國海軍陸戰(zhàn)隊就利用3D打印技術打造了一座混凝土營房，耗時不到兩天即創(chuàng)造出一個能夠抵御敵方火力的硬化生活空間，混凝土營房的堅固程度遠非帆布和尼龍帳篷所能比的！
3D打印混凝土營房
作為一支全球部署部隊，美國海軍陸戰(zhàn)隊經(jīng)常會在塵土飛揚的偏遠地區(qū)部署數(shù)月。因此，他們傾向于為自己建造大量住房，一座木制營房需要一個10名陸戰(zhàn)隊員組成的團隊花費5天的時間才能建造。這種建筑物缺乏防御能力，建造也占用了大量的人力。工程保障機器人不同，它們能夠取代人類做一些苦悶、危險和骯臟的工作。
施工現(xiàn)場
“海軍陸戰(zhàn)隊”網(wǎng)站日前報道，本月早些時候，海軍陸戰(zhàn)隊系統(tǒng)司令部增材制造團隊與美國海軍陸戰(zhàn)隊第1遠征軍的陸戰(zhàn)隊員合作，在美國陸軍工程師研發(fā)中心操作世界上最大的混凝土3D打印機。在海軍陸戰(zhàn)隊、陸軍和海軍的共同努力下，這臺混凝土3D打印機在40個小時內(nèi)打印出了一個500平方英尺（46.45平方米）的軍營小屋。
他們用一臺10年歷史的老計算機設計文件、連接3D打印機，在打印過程中，陸戰(zhàn)隊員需要不間斷的監(jiān)視工程進展，然后往打印機里加入混凝土。如果利用機器人來執(zhí)行任務的話，由于整個過程是自動化的，施工時間也能縮短到24個小時，這意味著一旦這項技術在戰(zhàn)場上推廣開來，美國海軍陸戰(zhàn)隊在1天之內(nèi)即可造好住宿的營房。
計算機監(jiān)控工程進展
3D打印的混凝土營房有點很多，比如說堅固、防水、耐用，能夠為士兵提供更好的防護能力，且能存在很長的時間。當然了，該技術也能用于人道主義救援任務。海軍陸戰(zhàn)隊員在提供人道主義援助的時候，往往會為受災民眾提供食物和水，但是卻沒辦法快速提供避難所，而3D打印技術則可用于快速打印房屋、學校和社區(qū)建筑等。
展開 兩層樓160平米，德國第一座3D打印房屋落成
南極熊導讀：全球多個國家都在推進3D打印房子的建設，部分已經(jīng)開始入住了，看到這些案例，南極熊也非常期待有一天能在老家打印一幢小別墅。
2021年8月9日，南極熊獲悉，最近德國第一座3D打印房屋正式落成，成為全城熱議的話題。
這座160平方米的建筑有兩層，不僅在建筑界引起轟動，而且已經(jīng)獲得了2021年 "德國創(chuàng)新獎"。
這座獨棟別墅是用混凝土3D打印技術建造的，證明3D打印技術已經(jīng)達到市場成熟度。本文我們來介紹一下這座房屋的建造過程，從使用的3D打印技術、打印機到獨特的設計。
從墻的外立面來看，已經(jīng)明顯地從其他建筑中脫穎而出：增材制造混凝土層紋清晰可見，住宅的形狀是圓形沒有棱角。
△3D打印別墅墻體
這座建筑由地區(qū)建筑辦公室Mense-Korte規(guī)劃，PERI集團最終在Hous3Druck的幫助下將計劃變?yōu)楝F(xiàn)實。8個月后建成，所有參與的人都對項目的完成感到滿意，這預示著一個新的時代。
△中空的墻體中填充一些其他材料
混凝土3D打印將成為建筑業(yè)的一個永久性特征，德國Beckum的3D打印房屋是此類項目一個很好的例子。
△住宅樓內(nèi)的煙囪也是一層一層制作的（圖片來源：Robert Szkudlarek)
我們再來看一下房子的內(nèi)部，內(nèi)部也是灰色的混凝土層和圓形的形狀占主導地位。
在房間里，還有由混凝土制成的壁爐或浴缸。房子的未來主人Lisa-Maria Hanhues計劃在2023年入住。在此之前，這棟位于Beckum的建筑將作為一個展覽館。
Hanhues是Hous3Druck公司管理合伙人的妹妹，她在新家的落成典禮上說："我很驚喜。"
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DfAM專欄 | 數(shù)字化制造的技術引擎，3D打印是否低碳？
圖表 1：AGC Glass Europe碳足跡評估概念圖
02
當下3D打印技術的碳足跡
現(xiàn)在的3D打印是低碳環(huán)保的技術么？答案恐怕是不確定的。
近期世界上一些研究機構基于公認比較科學的碳足跡計算方法：生命周期評估法（LCA法），考慮產(chǎn)品或服務在生命周期內(nèi)所有輸入或輸出數(shù)據(jù)得出總的碳排放量來評估3D打印技術對工業(yè)產(chǎn)品的影響。
2020年，卡達爾基金會贊助了一項關于建筑混凝土3D打印應用對環(huán)境的影響的研究[1]，項目考慮了四種不同的施工情景：
傳統(tǒng)施工
鋼筋混凝土的3D打印施工
無鋼筋的混凝土3D打印施工
替代混凝土的混合物3D打印施工。
這研究的環(huán)境影響類別包括全球變暖潛能值（GWP）、酸化潛能值（AP）、富營養(yǎng)化潛能值（EP）、煙霧形成潛能值（SFP）和化石燃料耗損（FFD）。
圖表 2：4種施工條件下建筑混
凝土3D打印應用對環(huán)境的影響
研究發(fā)現(xiàn)，與傳統(tǒng)的施工方法相比，3D打印混凝土的3種情景能夠在全球變暖潛能值（GWP）、酸化潛能值（AP）、富營養(yǎng)化潛能值（EP）、煙霧形成潛能值（SFP）和化石燃料耗損（FFD）方面顯著降低環(huán)境影響。第四種通過混料增強方式的混凝土3D打印的施工方式顯示出進一步降低環(huán)境影響的效果。
展開 全球建筑3D打印盤點，建房子不用搬磚
南極熊導讀：建筑3D打印技術正在徹底改變建筑行業(yè)，具有解決世界住房危機的潛力。世界各地的建筑3D打印公司現(xiàn)在都在雄心勃勃的開展各種新項目，展示3D打印的潛力并致力于成為未來居住的新型解決方案。
傳統(tǒng)的施工過程充滿了物流、原材料供應、污染材料、高成本和交貨時間長等困難。所有這些導致城市地區(qū)經(jīng)濟適用房稀缺，讓世界經(jīng)歷一場“經(jīng)濟適用房”危機。為了應對危機，越來越多的企業(yè)正在探索將建筑3D打印技術作為潛在方案。
△由BIG-Bjarke Ingels Group渲染的ICON Project Olympus概念圖。圖片來源：ICON
這項技術通過對混凝土進行逐層精確擠壓，形成外部墻體結構。而內(nèi)部設施，如暖通空調(diào)、管道、窗戶、地板、表面處理、電氣等，依然沿用傳統(tǒng)技術。使用3D打印技術制造混凝土墻在很多方面都是有利的。例如，建筑3D打印機可以輕松繪制曲線，可以生產(chǎn)各種形狀和尺寸的墻壁，這突破了傳統(tǒng)建筑制造的限制。而混凝土也是一種高度耐用的材料，比傳統(tǒng)的木材更能抵御風暴。另外，隨著木材成本的上漲，更多的建筑商將會考慮建筑3D打印技術。
△在3D打印的房屋建造現(xiàn)場監(jiān)督混凝土擠出 [來源：COBOD]
盡管有這些優(yōu)勢，建筑3D打印技術尚未真正大規(guī)模使用。考慮到各方面因素，使用3D打印技術作為建筑業(yè)的全新方法還將需要相當長的時間。對此，一些頂級建筑3D打印公司正在試圖突破“重重阻力”，引領世界走向可持續(xù)的未來。
PERI Group
成立時間：1969
總部：德國
創(chuàng)始人：Artur Schw?rer 和 Christl Schw?rer
PERI集團是全球領先的模板和腳手架系統(tǒng)制造商和供應商之一。
展開 Abaqus纖維混凝土3D 泡沫混凝土 三維隨機幾何 三維混凝土細觀 多面體骨料建模
模型實例
以下是Abaqus內(nèi)纖維混凝土的模型，纖維是采用三維圓柱體模擬的，混凝土內(nèi)的骨料采用的是實體的球體。纖維及骨料均可設置不同的尺寸，并且各類型的數(shù)目不受限制，即可設置多種纖維及球體骨料大小。
研究進展
在Abaqus內(nèi)建立混凝土細觀模型，如鋼纖維混凝土、不干涉球體骨料、多面體骨料模型等，是進行混凝土性能研究的主流方法之一。而在進行Abaqus混凝土細觀模擬時，隨機骨料及隨機纖維等幾何模型的構件是主要的難點所在。
為了在Abaqus內(nèi)建立混凝土模型，有學者采用Abaqus命令的方式，但這需要有一定的程序設計基礎，并且需要反復改參、調(diào)試，極為不便。也有采用Abaqus混凝土建模插件實現(xiàn)的方式，這極大的節(jié)省了模型建立的耗時，如Abaqus混凝土多邊形或Abaqus混凝土三維球體骨料插件等，但其實現(xiàn)的模型較為簡單，幾何模型單一。
建模方案
這里介紹一種通過AutoCAD軟件建立纖維混凝土三維模型后導入到Abaqus內(nèi)的方式。可實現(xiàn)多種混凝土模型的快速構建。CAD導入Abaqus的方法簡單，將CAD文件輸出為.sat格式，然后在Abaqus內(nèi)選擇導入部件，選擇對應的.sat文件即可。
下面是通過該方法建立的Abaqus隨機幾何模型。
插件介紹
本插件可以生成多種形式的隨機三維幾何，用于Abaqus混凝土模型的建立，也可用于再生骨料混凝土、泡沫混凝土、加氣混凝土等方面。理論上講，只要幾何存在相似性，可進行模型簡化的，均可采用這種方式進行建模。
插件的詳細介紹及下載見下方鏈接：
CAD隨機幾何3D插件
展開 UNSW將助力Luyten推進月球3D打印機的研發(fā)工作
該公司還開始開發(fā)另一個以便攜性為重點的Platypus版本，稱為 "X12"，它可以在20分鐘內(nèi)轉變?yōu)?2×16m的3D打印機。外界對這個即將到來的系統(tǒng)知之甚少，但據(jù)說它的可擴展性是由一個機器人變壓器實現(xiàn)的，Luyten說它將會是一個堅固、移動和輕巧的裝置。
在宣布Meeka項目之前，Luyten公司的技術已被廣泛地應用到地球上的房屋建筑當中，聲稱為“南半球的第一個符合要求的3D打印結構“將在2021年12月建成。然而，Platypus在確立了其地面建筑打印技術的低成本、快速度和定制潛力后，Luyten現(xiàn)在也把目光投向了地外空間。
Mahil解釋說："當我們開發(fā)出具有突破性功能的混凝土3D打印機時，我們認為已經(jīng)有能力去解決世界各地的建筑和施工問題。但隨著目前整個太空行業(yè)的飛速發(fā)展，我們現(xiàn)在也正在考慮嘗試解決一下月球上的建筑和施工問題。因此，我們參與了Meeka項目。"
△Luyten3D打印月球建筑的效果概念圖。圖片來自Luyten公司。
在月球上的行動
作為兩個組織之間的合作項目（MoU）的一部分，新南威爾士大學現(xiàn)在已經(jīng)承諾幫助開發(fā)Luyten陣容中的新成員——Platypus Galacticas。該機器的研發(fā)項目代號為 "Meeka "（在澳大利亞原住民語中意為月亮），它的重量很輕，但比其他Platypus機型的尺寸要寬出3 x4m，而且可擴展，并與月球巖材料兼容。
如果澳大利亞宇航員想要在月球建立一個永久基地，那么這款3D打印機的完工，預計將會大大減少需要發(fā)射到月球的機械和材料的數(shù)量。
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