丹麦皇家艺术学院信息技术与建筑中心(CITA)和丹麦技术研究所的研究人员开发了一种新的混合结构概念，称为“网格中的稀疏混凝土加固”(SCRIM)。他们的方法将在即将举行的ROB | ARCH会议上展示，并在研究门上的一篇论文中概述，解决了三维混凝土印刷(3DCP)的现有局限性，特别是与非挤压几何形状的印刷有关，可以充分利用六轴机器人控制，目标是轻量化部件的制造。
“这项研究是由CITA与DTI混凝土中心合作产生的，”Phil Ayres和Wilson Ricardo Leal da Silva两位进行这项研究的研究人员告诉TechXplore。“DTI邀请CITA参加一个头脑风暴研讨会，考虑如何在”拆卸设计“的背景下重新思考三维混凝土印刷(3DCP)的方法。该简报立即对流行的3DCP方法提出了挑战，这种方法往往打印出“整体” - 这就是我们设想SCRIM方法背后的想法。“
混凝土是目前建筑行业中使用最多的材料，但其高消耗量也使其成为地球上二氧化碳生产的主要贡献者。因此，世界各地的研究人员一直在探索改善混凝土制造的方法，减少其对环境的不利影响。
在过去的几十年中，新技术已经实现了数字化制造，这可能导致新的设计和施工实践，其中之一是3D立体混凝土印刷(3DCP)。然而，大多数传统的3DCP方法垂直堆叠材料，导致在构建方向和加固的结合方面的一些限制。
“传统的3DCP方法通常垂直堆叠材料，并且在加固和其他建筑元素的结合方面存在挑战，”Leal da Silva解释道。“与堆叠方法相比，SCRIM概念采用直接印刷的碳纤维增强聚合物(CFRP)网格。”
在SCRIM概念中，网格被布置成3-D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，而不是整体印刷，这是现有方法的基础，”Ayres说。
研究人员发现，除了减少构建方向和强化的限制外，他们的技术还可以实现后续处理，例如元素添加和装饰。因此，SCRIM允许更大的设计目标自由度，支持复杂的几何形状和选择性地放置材料以实现设计目标。
“在3DCP中仍然存在需要解决的挑战，但SCRIM方法有助于在研究领域中大量探索的领域中使现有数字化建筑方法的多样化。一个关键的区别是SCRIM完全参与了3D六轴机器人的控制和运动能力，“艾尔斯说。“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 方法可实现非现场印刷和基于组件的装配。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。“
为了进一步发展他们的方法，研究人员现在正计划改进混凝土混合料设计及其相关的早期特性。此外，他们希望探索生产定制碳纤维增强聚合物(CFRP)网格的可能性，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。”