國外開放式創新協作推進3D打印混凝土技術的迭代升級
時間：2023-10-25 11:20 來源：砼策智庫 作者：砼婳 閱讀：次
創新是引領社會發展的最大動力之一，是推動人類文明進步的重要力量，所以創新應該存在于各個行業。在國外，由建筑公司、混凝土供應商以及材料學專家等多個領域相關的公司聯合組成了Huizenprinters團隊，這些人憑借著自身求知探索的熱情和強大的毅力，朝著共同的目標“3D打印混凝土”一起努力，為混凝土新技術應用而奮斗。
由混凝土3D打印出的殼形亭
團隊使用的混合材料在堆疊過程中的臨界高度是30厘米高，在項目的過程中的挑戰接連不斷，歷經4年才完成了今天這件令人印象深刻的3D 打印混凝土作品，它的出現對混凝土的創新應用有著深刻的意義，項目的完成不需要鋼筋或定制模具便是這其中最重要的意義了。
當團隊確定將3D打印混凝土拱形構件設立為目標時，這個由多領域組成的專業團隊便遇到了問題，他們發現距離流暢打印還存在很多的專業知識漏洞。于是他們迅速拜訪了在機器人與建筑領域有著多年經驗的兩位專家，通過溝通學習，他們決定將項目的方向定義為“開放式創新”的模式，因為這樣的工藝技術突破是需要多學科、且持續的進行，才能實現這項工藝技術的可持續發展。
在實踐創新生產方式的過程中，更重要的是具備創新的思維模式，團隊通過搭建開放式的網站平臺，來共享成果并吸收更多有助于技術突破的知識和資源，這是非常新穎的信息整合方式，他們通過網站和論壇收獲了非常多的專業知識和想法，這些都有助于對團隊創新思維的優化，所以在這個項目中團隊也采取了知識共享的原則。
經過幾年的技術研發、設計制造策略的更新換代、機器及數控軟件的多次迭代，他們最終開發了一種能夠大幅度加速混凝土硬化的工藝：通過在機器人的混凝土泵頭添加一個促凝裝置，它是通過一個導管將促凝劑按比例同步注入到打印的噴頭處，并與混凝土一起擠出，這樣混凝土混合物在幾分鐘內就能凝固，在此項工藝提升后，高效率的3D打印混凝土變的不再困難，并能夠生產較復雜設計的構件。
此外，該形式意味著需要采用非平面的打印策略，所以連帶機器人的混凝土泵頭角度也需要相應的傾斜跟隨。簡而言之，在還未解決完一個挑戰的同時，另一個問題就接踵而至，但在這樣一個高專業度和強信念團隊的不懈努力下，這些問題最終都得到了系統性的解決。
歷經挑戰后的海闊天空
第一個試驗目標取得了成功，但事實證明，這僅僅是一次僥幸，接踵而來的是一系列的生產問題。在冬天氣溫低下和春夏氣溫升高的外在條件影響下，混凝土成型的形態和精度都遇到了各種問題，但失敗是成功之母，通過不斷地研究和調整，終于使項目取得了驚人的成績。
團隊采用參數化設計，可以快速連續地實現造型的變化。參數化技術對天氣載荷自動計算并通過大量數據對作用在每層混凝土進行受力分析以及結構分析，完美解決了上述的問題。此外，它還可以無縫地將整體構件的剖面數據轉化為機器人代碼，全數字化的進行整體設計。
3D打印混凝土的可持續性
通過上述參數化設計技術，也解決了該裝置的結構自受力問題。它可以不使用模具成型，這個項目深度展現了這項技術的潛力。混凝土不僅在沒有任何支撐結構的情況下打印成型，而且僅需要使用臨時的支柱進行組裝，這些支撐結構被拆除后，還可以在其他項目中重復使用。
該項目完全由整體自身結構承受壓力（利用混凝土自身強度），因此不需要使用鋼筋承重，所以它只用混凝土就可以完成整體構筑。這個特點令其回收也變地十分便捷，其可持續性下一步發展階段就是使用再生的混凝土作為骨料繼續進行3D打印。
最終呈現的效果令所有人都為之振奮，細膩的3D打印混凝土肌理紋、完美的支撐結構，相比于其他的打印項目，團隊為之付出更多的心血在這一刻得到了回應，這個由各專業領域精英組成的團隊，通過四年的努力成功的完成了項目，其留下的開放式網站和論壇從長遠角度來看也有著重要作用，未來會有更多志同道合的人，通過論壇為混凝土材料的發展諫言，為3D打印混凝土領域的進步添磚加瓦。
由混凝土3D打印出的殼形亭
團隊使用的混合材料在堆疊過程中的臨界高度是30厘米高，在項目的過程中的挑戰接連不斷，歷經4年才完成了今天這件令人印象深刻的3D 打印混凝土作品，它的出現對混凝土的創新應用有著深刻的意義，項目的完成不需要鋼筋或定制模具便是這其中最重要的意義了。
當團隊確定將3D打印混凝土拱形構件設立為目標時，這個由多領域組成的專業團隊便遇到了問題，他們發現距離流暢打印還存在很多的專業知識漏洞。于是他們迅速拜訪了在機器人與建筑領域有著多年經驗的兩位專家，通過溝通學習，他們決定將項目的方向定義為“開放式創新”的模式，因為這樣的工藝技術突破是需要多學科、且持續的進行，才能實現這項工藝技術的可持續發展。
△3D打印混凝土實驗裝飾構件的打印生成
開放式創新與創新的挑戰 在實踐創新生產方式的過程中，更重要的是具備創新的思維模式，團隊通過搭建開放式的網站平臺，來共享成果并吸收更多有助于技術突破的知識和資源，這是非常新穎的信息整合方式，他們通過網站和論壇收獲了非常多的專業知識和想法，這些都有助于對團隊創新思維的優化，所以在這個項目中團隊也采取了知識共享的原則。
經過幾年的技術研發、設計制造策略的更新換代、機器及數控軟件的多次迭代，他們最終開發了一種能夠大幅度加速混凝土硬化的工藝：通過在機器人的混凝土泵頭添加一個促凝裝置，它是通過一個導管將促凝劑按比例同步注入到打印的噴頭處，并與混凝土一起擠出，這樣混凝土混合物在幾分鐘內就能凝固，在此項工藝提升后，高效率的3D打印混凝土變的不再困難，并能夠生產較復雜設計的構件。
此外，該形式意味著需要采用非平面的打印策略，所以連帶機器人的混凝土泵頭角度也需要相應的傾斜跟隨。簡而言之，在還未解決完一個挑戰的同時，另一個問題就接踵而至，但在這樣一個高專業度和強信念團隊的不懈努力下，這些問題最終都得到了系統性的解決。
歷經挑戰后的海闊天空
第一個試驗目標取得了成功，但事實證明，這僅僅是一次僥幸，接踵而來的是一系列的生產問題。在冬天氣溫低下和春夏氣溫升高的外在條件影響下，混凝土成型的形態和精度都遇到了各種問題，但失敗是成功之母，通過不斷地研究和調整，終于使項目取得了驚人的成績。
團隊采用參數化設計，可以快速連續地實現造型的變化。參數化技術對天氣載荷自動計算并通過大量數據對作用在每層混凝土進行受力分析以及結構分析，完美解決了上述的問題。此外，它還可以無縫地將整體構件的剖面數據轉化為機器人代碼，全數字化的進行整體設計。
3D打印混凝土的可持續性
通過上述參數化設計技術，也解決了該裝置的結構自受力問題。它可以不使用模具成型，這個項目深度展現了這項技術的潛力。混凝土不僅在沒有任何支撐結構的情況下打印成型，而且僅需要使用臨時的支柱進行組裝，這些支撐結構被拆除后，還可以在其他項目中重復使用。
該項目完全由整體自身結構承受壓力（利用混凝土自身強度），因此不需要使用鋼筋承重，所以它只用混凝土就可以完成整體構筑。這個特點令其回收也變地十分便捷，其可持續性下一步發展階段就是使用再生的混凝土作為骨料繼續進行3D打印。
最終呈現的效果令所有人都為之振奮，細膩的3D打印混凝土肌理紋、完美的支撐結構，相比于其他的打印項目，團隊為之付出更多的心血在這一刻得到了回應，這個由各專業領域精英組成的團隊，通過四年的努力成功的完成了項目，其留下的開放式網站和論壇從長遠角度來看也有著重要作用，未來會有更多志同道合的人，通過論壇為混凝土材料的發展諫言，為3D打印混凝土領域的進步添磚加瓦。
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