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混凝土是世界上使用最多的建筑材料，然而，為了讓混凝土以自由的形態(tài)構(gòu)筑建筑時(shí)，它需要由不同材質(zhì)的模板進(jìn)行支撐，因?yàn)樗獜牧黧w材料硬化過渡到有形的固體結(jié)構(gòu)。但模板可能是昂貴的，幾乎占材料成本的50%，甚至非標(biāo)準(zhǔn)元素會(huì)達(dá)到80%~90%，這是目前業(yè)內(nèi)較大的痛點(diǎn)之一。

盡管混凝土可以被塑造成任何形式，但正交結(jié)構(gòu)仍然是標(biāo)準(zhǔn)和普遍推崇的。這意味著非標(biāo)建筑使用了比實(shí)際需要的更多輔助材料，因此創(chuàng)造一種可替代的成型工藝成了很多人的需求。

ETH Zurich的“蛋殼”方法論

為了利用SDC（智能動(dòng)態(tài)鑄造）方法的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)消除其缺點(diǎn)，ETH Zurich團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了他們的“蛋殼”概念。該新技術(shù)將大型機(jī)器人FDM 3D打印與SDC開發(fā)的按需設(shè)置數(shù)字鑄造系統(tǒng)相結(jié)合，這項(xiàng)嘗試允許通過使用超薄的外殼作為模板來創(chuàng)建更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。

研究人員解釋說:“通過打印蛋殼模板，可以在不喪失傳統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu)性能的情況下，生產(chǎn)出更廣泛的幾何形狀?！贝送?，同時(shí)進(jìn)行3D打印模具和填充材料意味著結(jié)構(gòu)在制造過程中不需要移動(dòng)，從而減少了運(yùn)輸過程中造成的任何損壞風(fēng)險(xiǎn)。

 “蛋殼技術(shù)”為更可持續(xù)地應(yīng)用混凝土結(jié)構(gòu)鋪平道路 

ETH Zurich團(tuán)隊(duì)的建筑研究人員也曾與格拉馬西奧·科勒(Gramazio Kohler)合作，通過數(shù)字化設(shè)計(jì)和機(jī)器人3D打印開發(fā)了“蛋殼亭”裝置，該裝置曾在德國(guó)維特拉設(shè)計(jì)博物館展出，通過使用蛋殼技術(shù)，進(jìn)行參數(shù)字化設(shè)計(jì)和計(jì)算，從而生成幾何結(jié)構(gòu)形狀和3D打印的制造數(shù)據(jù)。

“蛋殼亭”結(jié)構(gòu)構(gòu)件的外層薄模板只有3~5mm厚。模板材料是由玻璃纖維增強(qiáng)PET -G組成，部分材料也回收自之前使用過的“蛋殼”模板。根據(jù)ETH Zurich和格拉馬西奧·科勒研究中心(Gramazio Kohler Research)的研究，打印四根柱子中的每根需要大約6個(gè)小時(shí)，而打印四個(gè)面板中的每個(gè)面板需要16個(gè)小時(shí)。常規(guī)鋼筋用于加固樓板和柱，它們由可逆接頭連接，因此可以將展館拆開并組裝在不同的位置。

這些元素由兩種不同類型的混凝土鑄造而成。一方面，柱子由快速凝固的混凝土澆筑而成，采用了數(shù)字控制澆筑工藝?？焖倌痰幕炷翆?duì)模板的側(cè)壓力降至最低，因此可以使用薄的3D打印模板（“蛋殼模板”）。另一方面，樓板由傳統(tǒng)的自密實(shí)混凝土澆筑而成，因?yàn)槟０鍓毫σ蚋叨鹊投艿较拗?，一旦混凝土完全固化，模板將被移除、清洗、粉碎，并重新組裝，以便在新的3D打印中重復(fù)使用。

該設(shè)計(jì)突出了3D打印模板與傳統(tǒng)加固和組裝方法結(jié)合的前景。它展示了蛋殼技術(shù)如何作為一種工業(yè)可擴(kuò)展系統(tǒng)用于高效材料的混凝土結(jié)構(gòu)，并為建筑中更可持續(xù)地使用混凝土鋪平了道路。

該項(xiàng)目強(qiáng)調(diào)了數(shù)字話設(shè)計(jì)工具和機(jī)器人制造相結(jié)合的設(shè)計(jì)可能性

蛋殼館結(jié)構(gòu)構(gòu)件的薄模板只有3~5mm厚

打印每一個(gè)柱子大約需要6個(gè)小時(shí)，

這些柱子由快速凝固的混凝土澆筑而成，