3D打印进驻工地将不再是梦！科学家用移动机器人完成混凝土结构的打印

南洋理工大学助理教授Pham Quang Cuong（左3），和他的由机器人、土木工程师、机械工程师和材料学家组成的多学科研究团队，利用两台移动机器人打印出了三维混凝土结构。图片来源：新加坡南洋理工大学

近日，来自新加坡南洋理工大学的科学家们开发出了一种新技术，仅利用两台移动机器人的协同工作，便能三维打印出全尺寸的混凝土结构。

这种并行3D打印技术（亦称为群体打印），为移动机器人团队未来打印出更大的结构奠定了坚实的基础。

这项多台移动机器人协同技术由南洋理工大学3D打印中心的助理教授Pham Quang Cuong和他的团队开发，并发表在了土木工程《Automation in Construction》顶级期刊中。今年早些时候，该科学家便利用两台移动机器人在8分55秒内的时间里成功组装好一张宜家的椅子。

该技术采用适合3D打印的特殊水泥混合物，可实现目前传统铸造无法实现的独特混凝土设计，且可以在更短的时间内按需生产。

目前，大型混凝土结构的3D打印都是通过比打印物体更大的机器来完成的，但这种大型设备却很难在建筑工地上安装，因为绝大多数的工地都会有空间的限制。

而拥有多个可以同步3D打印的移动机器人意味着，只要有足够的空间让机器人在工作现场周围移动，便可以在任何时间、任何地点打印出我们所需的那些大型结构。

截止到目前为止，这些机器人已经打印出了1.86x0.26x0.13米的混凝土结构。整个打印过程仅用了8分钟的时间，不过它却需要两天的时间才能变硬、一周的时间达到所需的强度。

项目负责人、助理教授Pahm Quang Cuong表示：“我们设想了一个机器人团队，它们可以被运送到工作场地、打印出大块的混凝土结构然后在零件打印完成后再进入下一个项目。这项研究则是建立在我们从开发机器人到自主组装宜家座椅知识的基础上。不过这个最新的项目在规划、执行和规模上都要比这个复杂得多。”

它们由一张计算机地图引导，然后通过一种算法进行工作划分，进而使得彼此在运动的过程中不会碰到对方。

另外，计算机还能确保混凝土在结构的不同交汇处以重叠模式获得应用。如果它们是由单个机器人进行完整的独立打印然后再在它们的边缘处粘合起来的话，那么它们就无法做到完美的结合。

新加坡3D打印中心主任Chua Chee Kai教授表示，如果将机器人、人工智能、材料科学和绿色制造技术等其他创新技术相结合，则可以进一步推进工业4.0时代（如增材制造）的到来。

“这个多机器人打印技术是多学科交互的，需要机器人专家与材料科家合作，制作出可打印的专用混凝土。为了达到专业混凝土结构的强度，我们还必须将他们的专业知识与机械工程师和土木工程专家相结合。”

该研究项目得到了新加坡国家研究基金会和Sembcorp设计与建设公司的共同支持。

展望未来，南洋理工大学的研究团队将着眼于整合更多的移动机器人，以完成更大结构规模的打印；优化打印算法以保持稳定的性能，并改进混凝土材料以加快其固化速度。

原文来自：sciencedaily，原文题目：Smart technology for synchronized 3D printing of concrete，由材料科技在线团队编译。