丹麦开发出网格中的稀疏混凝土加固方法 可大幅减少材料的使用

2018年9月14日，南极熊从外媒获悉，丹麦的研究人员开发了一种新的混合结构概念，被称为"Sparse Concrete Reinforcement In Meshworks"“网格中的稀疏混凝土加固”（SCRIM），它与机器人3D打印、混凝土印花和纺织加固网结合，以生产轻质元素。


一般的混凝土3D打印机，只是在垂直方向堆叠墙体，而SCRIM方法允许通过利用支撑网格来定义3D表面，从而完全利用6轴机器人控制，在该曲面上以各种取向角度选择性地沉积混凝土。 此外，SCRIM不是使用模板或喷射混凝土将纺织品完全封装在水泥基质中，而是依靠稀疏沉积混凝土来实现结构，构造和美学设计目标，从而最大限度地减少材料的使用。

根据进行这项研究的两位研究人员Phil Ayres和Wilson Ricardo Leal da Silva的说法，这一新概念背后的动机是充分利用传统机器人在混凝土中的3D控制能力，提供超越挤压的丰富空间潜力，并使现有的数字建筑方法多样化。 

传统的3D混凝土打印方法是垂直堆叠材料，导致在构造方向和加固的结合方面有一些限制。 SCRIM概念采用直接在碳纤维增强聚合物（CFRP）网上打印。 在SCRIM概念中，网格被布置成目标几何形状，其也可以包括垂直区域。 然后将混凝土选择性地沉积到网中，该网充当加强元件以及就地保留模板。

“从概念上讲，我们可以认为这种方法是用混凝土局部加固纺织膜，而不是整体打印，这是现有方法的基础，”Ayres说。

 

SCRIM技术还可以进行后期处理，例如添加元素和装饰，以及表达独特的建筑表达，允许更大的设计自由度。

“3D混凝土打印仍有一些挑战需要解决，但SCRIM方法有助于使现有的数字化建筑方法多样化。一个关键的区别是SCRIM完全参与3D 六轴机器人的控制和运动能力，“Ayres说。 “从设计角度来看，这为3DCP开辟了新的创造潜力。从实用角度来看，SCRIM方法可实现非现场打印和基于组件的装配。此外，由于混凝土选择性沉积，这有助于减少混凝土消耗并实现生产 更轻的建筑构件。”


进一步的工作将包括改进混凝土混合料设计和研究纤维对3D打印混凝土的早期机械性能的影响。 此外，研究人员还在研究生产定制碳纤维增强聚合物（CFRP）网格的可能性，以便对结构性能进行精细定制，并实现自适应机器人控制，以满足“打印时间”动态。


“我们还致力于开发一个集成的设计环境，将设计意图与模拟，生产过程分析以及后期生产元素的属性联系起来，”Ayres说。 “最后，我们计划寻求行业合作伙伴，以发展建筑构件生产的概念。”