亞利桑那州立大學(xué)（ASU）的土木工程教授Narayanan Neithalath和其他四名同事從美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)的AccelNet計(jì)劃中獲得了為期五年的200萬(wàn)美元撥款，目的是促進(jìn)圍繞更多領(lǐng)域的具體3D打印研究的合作超過(guò)十三個(gè)國(guó)家。該計(jì)劃還將加快混凝土增材制造（AM）的進(jìn)度，并幫助應(yīng)對(duì)科學(xué)和工程學(xué)方面的挑戰(zhàn)。

這項(xiàng)研究的研究人員正在創(chuàng)建一個(gè)名為3DConcrete的具體3D打印網(wǎng)絡(luò)。這種“網(wǎng)絡(luò)”將促進(jìn)全球互聯(lián)互通，并就3D打印混凝土最佳實(shí)踐，材料，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化達(dá)成國(guó)際共識(shí)，并使研究人員參與“創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)”，以促進(jìn)技術(shù)轉(zhuǎn)讓。實(shí)際上，Neithalath表示，由于每個(gè)國(guó)家或地區(qū)在混凝土方面都有自己的專(zhuān)業(yè)網(wǎng)絡(luò)，因此他的團(tuán)隊(duì)將嘗試建立更廣泛的合作，專(zhuān)注于3D打印混凝土和相關(guān)主題的研發(fā)，以幫助提高行業(yè)功能。

Neithalath表示：“ 3D打印相對(duì)于常規(guī)混凝土結(jié)構(gòu)具有多個(gè)優(yōu)勢(shì)。例如，該方法效率更高。我們可以將材料浪費(fèi)減少一半，還可以創(chuàng)建非常規(guī)的結(jié)構(gòu)。但是，要實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)，就需要社區(qū)研究和開(kāi)發(fā)工具，技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)，以使這項(xiàng)創(chuàng)新成為更加廣泛的現(xiàn)實(shí)?！?/span>

在亞利桑那州立大學(xué)（ASU）的Narayanan Neithalath實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)可擠出的水泥基粘結(jié)劑。

圖片由ASU / Narayanan Neithalath提供

混凝土是世界上使用最廣泛的單一材料。人類(lèi)使用混凝土已有數(shù)千年的歷史了。材料科學(xué)家甚至發(fā)現(xiàn)，水泥中的基本成分早在古埃及時(shí)代就已經(jīng)混入了可能是地質(zhì)聚合物的混凝土中。然后，羅馬人完善了混凝土，創(chuàng)造了一些歷史上最大的建筑物，這些建筑物在2000年后仍然屹立不倒。但是自從19世紀(jì)初發(fā)現(xiàn)波特蘭水泥和現(xiàn)代混凝土以來(lái)，變化不大。

混凝土建筑商一直在努力使該行業(yè)現(xiàn)代化，似乎混凝土技術(shù)的新趨勢(shì)有望幫助降低建筑成本并提高建筑工地內(nèi)外的效率。尤其是3D打印混凝土，有可能顯著提高混凝土施工的速度，安全性，效率，性能和可持續(xù)性，以應(yīng)對(duì)全球未來(lái)的建筑挑戰(zhàn)，例如勞動(dòng)力短缺，質(zhì)量控制和減少人為錯(cuò)誤。材料科學(xué)，機(jī)器人技術(shù)和其他領(lǐng)域的最新進(jìn)展使得混凝土可以在建筑工地進(jìn)行3D打印，而美洲，歐洲和亞洲的項(xiàng)目已經(jīng)在印刷整個(gè)房屋和潛在的住宅建筑。

PERI使用BOD2 3D打印機(jī)在德國(guó)建造了第一座住宅樓。圖片由Beckum提供

Neithalath致力于改善可持續(xù)基礎(chǔ)設(shè)施和建筑材料的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)的研究已使他在該領(lǐng)域獲得國(guó)際關(guān)注。被視為新型土木工程材料新興領(lǐng)域的后起之秀，Neithalath一直專(zhuān)注于生產(chǎn)更耐用的水泥和混凝土的方法，以及生產(chǎn)和使用過(guò)程中對(duì)環(huán)境的影響。

與土木工程學(xué)院的同事Jan Olek合作，普渡大學(xué)教授； Raissa Ferron，德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校副教授； Neithalath的加利福尼亞大學(xué)洛杉磯分校教授Gaurav Sant和哥倫比亞大學(xué)的副教授Shishima Kawashima現(xiàn)在將致力于提供一種共享知識(shí)，建立聯(lián)系并教育下一代專(zhuān)業(yè)人員的機(jī)制。 3DConcrete項(xiàng)目將遍及六大洲和13個(gè)國(guó)家，其指導(dǎo)活動(dòng)還將亞洲，歐洲，中東，澳大利亞和美洲的同事聯(lián)系起來(lái)。

廣泛的合作還將為學(xué)生和早期職業(yè)研究人員提供寶貴的機(jī)會(huì)，以增進(jìn)他們的知識(shí)并成為這一新興領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者。除了與教師之間的同伴關(guān)系外，3DConcrete還將支持社交活動(dòng)，研討會(huì)，網(wǎng)絡(luò)研討會(huì)和學(xué)生交流計(jì)劃，以開(kāi)發(fā)和培養(yǎng)新一代多樣化且具有全球競(jìng)爭(zhēng)力的3D打印混凝土研究人員和員工。

亞利桑那州立大學(xué)Neithalath實(shí)驗(yàn)室的混凝土3D打印技術(shù)。圖片由亞利桑那州立大學(xué)/ Narayanan Neithalath提供

點(diǎn)評(píng)：同樣，Ferron指出3D混凝土打印的跨學(xué)科性質(zhì)不僅需要專(zhuān)業(yè)合作，還需要對(duì)教育模型進(jìn)行審查。主要是因?yàn)閷W(xué)生將需要更多的培訓(xùn)和技能，例如機(jī)器人技術(shù)和編程，才能改變未來(lái)該領(lǐng)域的性質(zhì)。 Ferron表示，以3D混凝土印刷為代表的更廣泛的變革為將更多的婦女和少數(shù)民族帶入建筑提供了一種手段。

“建筑是經(jīng)濟(jì)中最大的部門(mén)之一，但是某些人群被禁止充分參與。 3D打印混凝土為重塑該領(lǐng)域提供了機(jī)會(huì)。例如，如果這種創(chuàng)新意味著工人不一定需要購(gòu)買(mǎi)重型設(shè)備，我們就可以將建筑從一個(gè)男性化的領(lǐng)域中解脫出來(lái)?！?

與此相符，涅薩拉特（Neithalath）同意，早就應(yīng)該對(duì)建筑科學(xué)和建筑實(shí)踐進(jìn)行根本性的改變了，這需要在根本上進(jìn)行新的思考：“并非所有傳統(tǒng)方法都是可行的最佳方法，因此，本項(xiàng)目旨在創(chuàng)造一個(gè)可以發(fā)掘新想法的共享平臺(tái)，使我們朝著可行的方向發(fā)展。”

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