據悉， 位于瑟斯頓大廳地下室的Bovay民用基礎設施實驗室綜合體有了一個新租戶:一個大約6000磅重的工業機器人，它能夠3D打印大規模結構，這可能會改變建筑行業，通過消除傳統材料制造的浪費，使其更高效和可持續。

來源：Cornell University

3D打印技術，也被稱為增材制造，已經在產品原型設計和生物醫學領域取得了突破。然而，當涉及到大型建筑項目時，許多問題仍然是關于3D打印結構將如何在現實世界中執行。

憑借其測試和驗證所有類型和尺寸的預制材料和結構的能力，Bovay實驗室特別適合將大規模的3D打印通過運動——以及應力和應變。

來源：Pixabay/CC0 Public Domain

康奈爾大學現在是美國少數幾所擁有這種系統的大學之一。土木與環境工程教授Derek Warner表示，這不僅能讓工程學院的教員進行機器人建筑研究，還能讓學生在快速增長的民用基礎設施技術領域獲得實踐經驗。

Warner說:“無論是在科學和理解方面，還是在技術和工程方面，機器人砌筑、回收塑料打印和金屬大規模打印都是令人興奮的增長空間很大的領域。許多控制建造過程的現象的規模是這樣的，它們需要在接近它們將被使用的規模進行研究。這同樣適用于一些控制性能的現象。此外，在一項新技術的早期升級過程中，總會出現未知的驚喜?！?/p>

IRB 6650S工業機器人系統于今年2月問世，在過去的幾個月里，實驗室一直在訓練如何使用這個機器人系統——它本質上是一個長長的、可旋轉的手臂——并運行了許多中等大小的測試打印，包括長凳和花盆，甚至是康奈爾字體中的一個大字母C。

土木與環境工程助理教授斯Sriramya Nair說:“機器人系統是通用的，靈活的。我們使用它的其中一種方式是3D打印混凝土，但它也可以用于其他方面。你可以安裝一個焊機或激光系統。你可以堆磚或扎鋼筋。許多繁瑣的過程都可以自動化?！?/p>

Bovay實驗室技術服務經理James Strait表示，該機器人被安置在一條12英尺長的軌道上，圓形可達約12英尺，總覆蓋面積高達8英尺×30英尺，盡管實驗室預計不會打印出那么大的東西。

機器人在拆建筑中使用。

操作系統是一項團隊工作。一組人混合預拌砂漿，并在添加劑中攪拌，例如降低混合物含水量并改善其通過軟管的流量的高效減水劑。另一組操作機器人的控制器來調節通過系統的混合物量。當外加劑到達機器人的擠出機頭和噴嘴時，會引入硬化添加劑，使材料在澆注時變稠。

Strait說：“底層需要足夠堅硬，以容納正在打印的下一層。但它們不能如此堅硬，以至于當你在頂部打印下一層時，它不會粘附在上面。你需要在那里制造附著力，但你不能讓它太軟以至于被擠出來?！?/p>

這一過程是勞動密集型的，但當成功完成后，3D打印消除了對鑄造模具的需要，還允許創建非傳統形狀優化，從而減少材料浪費。

Strait說：“任何時候你澆筑混凝土，比如人行道，你都必須安裝所有的模具。這需要人力、材料，你必須用木樁固定。所有這些都需要很多時間。你對混凝土結構的每一次改變，都必須修改模具或獲得一個新的模具，并花費人力去做。”

3D打印混凝土。

Nair計劃將該系統納入她今年秋季教授的一門新課程《可持續性和自動化：建筑業的未來》，這將有助于學生為他們所在領域即將發生的變化做好準備。

Nair說：“我們正在給他們一個機會，讓他們了解目前正在發生的最前沿的事情。他們知道得越多，就越能成為變革的擁護者，但也知道會有哪些局限性?！?/p>

目前，該系統是用砂漿進行3D打印，從技術上講，砂漿是一種骨料尺寸高達4毫米的糊狀物。任何比這更大的東西都可能堵塞和損壞泵系統。然而，Nair的團隊打算建造自己的擠出機頭，以打印鋼纖維增強混凝土，這種混凝土可以承受更重的負載。這將為實驗室3D打印全橋組件并測試它們鋪平道路。

Nair還希望她的團隊能夠創造自己的混合物來打印，而不是依賴制造商的預混合材料。

她說：“現在這些材料的碳足跡非常高。這是另一個目標，減少與3D打印材料相關的碳足跡?！?/p>

來源：techxplore.com/news/2022-05-3d-printing-robot-enables-sustainable.html