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黄蜂的“起重机”打印机覆盖着保护结构的阴影,同时使用两台打印机架设建筑物。Tecla 3D打印的房屋试图雇用3D打印机在全球建造负担得起的房屋。照片:黄蜂

栖息地

2021年10月27日

3D打印的结构必须在交付之前成熟

撰稿人:艾米丽·施瓦茨(Emily K. Schwartz),查尔斯·纽曼(Charles Newman)

我们已经看到了印刷房屋的出现,但是扩展3D打印技术以创造我们的大部分建筑环境是多么可行?是否可以自动化3D打印机来构建数百甚至数千个房屋?3D打印的结构表明了巨大的希望,有可能降低成本并加速构建时间。但是要到达那里将需要建筑和工程设计过程进行革命。

从建筑草稿到3D打印建筑的BIM。图片:查尔斯·纽曼(Charles Newman)和艾米丽(Emily K. Schwartz)

在现代建筑设计时代,建筑师既受建筑物代表的工具的指导和约束。Autodesk的建筑信息建模(BIM)软件是Revit,越来越多地塑造设计工作流的设计工作流程的软件包之一。该平台已经在整个行业中广泛采用,将现场限制,材料数据和建筑标准纳入了基础,框架,石膏板,壁板等的规定属性。尽管该平台已被证明在协调复杂项目方面非常有用,但它仍然受常规施工过程的假设限制,这些过程限制了其在设计机械化的添加剂构造项目中的使用。

首先,从修订到3D打印机的唯一适当的工作流程要求设计人员手动删除所有外部元素,将模型提炼为仅印刷的这些元素。Revit没有能力将文件导出为网格;它也没有“切片”功能,可以将模型呈现到3D打印机的清晰数据中。The design must therefore be exported from Revit into Autodesk’s Inventor or Fusion 360, where the model can be retabulated into a mesh file type (such as STL) and then sliced into a set of instructions that a printer can understand (a G-Code).

这是从开始到印刷产品的打印过程。图片:Nektor Media

除了设计数据的处理外,设计人员还必须考虑打印设备的空间约束,结构的顺序以及灯丝的材料组成及其所得的结构考虑因素。黄蜂这是一家意大利3D打印和建筑公司,已驾驶一台“起重机”打印机,可打印半径为4米,最大高度为3米,可以在建筑工地和印刷表单上部署。但是,预定义的打印区域意味着设计师必须考虑整体组成的分割,并结合整个建筑工地的不可避免的拆卸和重新组装。荷兰建筑师Houben&Van Mierlo,设计师在欧洲的第一个3D打印的家,采用了不同的策略:在受控环境中打印组件,然后将其运送到站点进行组装。尽管如此,通过设计可以看到印刷区域的局限性,单个墙壁和屋顶细分市场大小在系统的可打印体积中,并与全高光圈和关节一起连接。

这段时间显示了Tecla 3D打印房屋的建造。资料来源:黄蜂

围绕3D打印的可伸缩性的问题还必须扩展到通过打印系统所采用的材料。水泥/骨料混合物通常与较低的水比一起使用。最小使用水对于适应添加剂打印序列至关重要。在挤出机的每次通过时,独立的结构更依赖于下面的层的快速固化。缩短混凝土的水含量会加速这种固化过程;尽管可能导致混合物和最终产品较弱。印刷过程的另一个并发症是目前无法将其他钢或其他结构增强件纳入建筑元素。虽然通过3D打印技术采用的材料开始纳入其他材料,例如粘土,陶瓷甚至植物性纤维,但其中大多数材料仍处于早期的研发阶段,并且尚未进行结构完整性。

3D打印技术被描述为建筑行业,以节省时间,金钱以及具有减少人为错误的精确度的系统。可能是这种情况,但仅在正确的参数下。尽管3D在现场打印结构可以降低总体人工成本,但该过程将呼吁专业人力资源作为机器人技术人员和过程控制工程师;需要对构建和软件进行深入了解的职位。考虑到建筑工人所需的这种重大转变以及印刷过程所呈现的设计限制,该规模的3D打印仍然具有一些研究,开发和成熟。


关于作者

艾米丽·施瓦茨(Emily K.Schwartz女士担任项目经理,并对毕业后的可持续建筑工程职业感兴趣。

查尔斯·纽曼(Charles Newman)是一位国际开发专业人员,在建筑设计,开发和建筑管理方面拥有超过10年的经验。纽曼先生创立了Unfrastructure Design,LLC,为有需要的非营利组织和社区提供咨询服务。

标签:3D CAD,,,,3D建模,,,,3D打印,,,,负担得起的房子,,,,建筑工具,,,,Autodesk,,,,低成本体系结构,,,,可持续建筑

艾米丽·施瓦茨(Emily K. Schwartz)

查尔斯·纽曼

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