研究人员应对3D混凝土印刷的5个挑战-Robodk博客

混凝土是一种具有挑战性的材料，特别是对于机器人3D打印而言。丹麦技术学院的一个团队正面向挑战。

3D混凝土打印正在为建筑师开辟一个几乎无尽的可能性。机器人允许以非常有效利用材料的方式以几乎任何形状打印结构。

但是，就像任何新技术一样，也存在挑战。混凝土是一种困难而善变的材料，尤其是当您需要产生的产品具有良好的结构特性时。

丹麦技术学院的一群研究人员正在努力克服混凝土印刷的挑战，并通过3D印刷混凝土来推动可能的界限。

介绍…高科技混凝土实验室

这项最新研究来自高科技混凝土实验室，它于2007年在丹麦技术研究所开业。

该实验室致力于使用混凝土（包括新的生产方法和形式）探索数字制造的可能性。他们的研究使用了各种工具，但围绕两个设备围绕：

使用一个机器人单元Fanuc R-2000IC/165F。这是一个6轴工业机器人，有165公斤有效载荷和260万杆，并且是许多Fanuc型号之一Robodk机器人库。
一个全尺寸的自动混凝土混合站，该团队用该混凝土混合物来实验。

对于3D打印的体系结构才能真正到达主流，这是必要的。正如2016年的评论论文发现：“尽管已经对一些孤立的产品和项目进行了初步测试[…]，但应注意的是，在研究时，在建筑行业使用3-D打印的这种测试和发展非常分散。”

丹麦技术学院与行业紧密合作，将3D打印技术带入建筑行业。我们首先在2017年介绍了团队的工作，但是他们从那以后一直在取得进步。

3D打印体系结构的最大挑战是材料本身：混凝土。如果您以前曾经使用过混凝土，那么您会知道它可能是一种复杂的材料。它的设定时间受许多可变因素的影响，包括温度，湿度和成分。如果混凝土混合物不是完美的，那么结构将不会像它需要的那样强大，并且可能会失败。

研究人员试图克服以下5个挑战，在2018年的论文中解释：

3D混凝土打印需要在具有完全相反属性的两个不同状态中存在。

在挤出之前，混凝土需要易于泵送并达到一致的流动。挤出后，混凝土需要稳定且强大，以支持进一步的材料层。

湿混凝土的可加工性是良好打印的关键。尽管混凝土需要很长时间才能硬化，但一旦混合，它就会迅速失去可操作性。需要将减少混合物等添加剂添加到混合物中，以维持所需的可行性。

3D打印涉及建立一层材料层。每一层都由上一层的强度支持。这是一个湿混凝土的问题，当重量放在上面时，它往往会“下滑”。该团队使用一种特殊的无薄层混凝土混合物，可以承受上面的层的重量，但是这引入了更多的挑战，因为无雪橇混凝土可能很难抽水，容易裂开。

团队能够将机器人3D打印机的速度与混凝土的设定时间完全匹配，并达到“需求状态”至关重要。机器人需要以精确的速度移动打印喷嘴。它需要足够快地移动，以至于下面的层不能设置太多 - 这会危害结构的稳定性 - 但速度足够慢，以至于较低的级别可以保持新混凝土的重量而不会崩溃。

当机器人绕着角落移动时，喷嘴的行进速度特别重要。拐角周围的运动需要很快，这可能会导致打印“丝”（混凝土层）的破裂。因此，该团队的最新开发是一个特殊的喷嘴，可以与机器人部门同时旋转。

该团队的特殊印刷喷嘴是他们最新研究的重点。Robodk有助于编程这项新的最终效果。

研究员威尔逊·里卡多·莱尔·达·席尔瓦（Wilson Ricardo Licardo Leal Da Silva）向我们解释了这一设置：

“去年年底，我们使用蚱hopper生成的代码进行了5轴打印。目标是测试喷嘴。Robodk非常方便地模拟和调整机器人路径。

“我们制作了一个简单的结构设计，以便我们可以测试使用Rhino生成的工具路径（带有Robodk插件）以及我们使用的自定义Python脚本通过PLC控制器来控制喷嘴。”

该团队申请成功的关键是它们与犀牛及其算法建模者Grasshopper的集成。

Robodk具有用于犀牛的专用插件，可以轻松将两者集成到组合的工作流程中。我们去年在文章中介绍了插件如何将Rhino + Robodk用于机器人编程。

Grasshopper是3D打印中非常流行的工具，因为它可以轻松地通过直观的视觉编程语言创建复杂的形状。借助集成的工作流程，团队能够使用最佳工具来创建其建筑形式，然后轻松导出通往Robodk的路径并将其下载到其机器人单元中。亚搏手机版官方登录网站

借助高级混凝土混合和Robodk的力量，未来3D打印混凝土项目的选项几乎是无限的。我们期待看到丹麦技术学院的团队下一步提出了什么！

您如何在应用中使用蚱hopper/犀牛？在下面的评论中告诉我们或加入讨论LinkedIn，，，，推特，，，，Facebook，Instagram或INRobodk论坛。