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機械社區(qū)

標題: 前沿科技之打印機造大樓 [打印本頁]

作者: 掃街 時間: 2011-4-20 16:38
標題: 前沿科技之打印機造大樓
在傳統(tǒng)建筑中，工人們用大批量生產(chǎn)的預制磚、工字鋼、混凝土圓柱和玻璃來建造樓房。奈里·奧克斯曼(Neri Oxman)是麻省理工媒體實驗室（MIT's Media Lab）的建筑師和教授，她打算把這些建筑材料打印出來――用水泥、高分子材料及其他材料來代替油墨。奧克斯曼正在研發(fā)一種設計大樓的新方法，這種新方法利用了印刷術的靈活性。如果她成功了，那么她的策略會使當前建造方法尚無法達成的設計得以實現(xiàn)。
現(xiàn)有的3D打印機也叫做快速成型機（rapid prototyping machines），它將結構分層加工。目前，這些機器主要用于根據(jù)電腦設計制作精確的塑料模型。但隨著打印機的進步及其能夠使用越來越多的包括金屬在內(nèi)的耐用材料，它們已經(jīng)成為一個有潛力又有趣的產(chǎn)品制造方式。
奧克斯曼正致力于拓展這些機器的功能——比如，使它在打印時能夠改變聚合物的彈力或混凝土的多孔性——并且將打印頭安裝在靈活、比打印機擁有更多活動空間的機器手臂上。
她也從大自然中吸取靈感，來研發(fā)新的可利用這些功能的設計策略。舉例來說，根據(jù)承重的不同，一根棕櫚樹干中木材的密度是有變化的。密度最大的材質(zhì)在外圍，那里的彎曲應力最大，而中心則承重較輕、較多孔。奧克斯曼計算出可以這樣制造混凝土圓柱，即中心使用密度較小的水泥。這可將水泥用量減少10％，對建筑工程而言這是一筆可觀的節(jié)約。
奧克斯曼正在研發(fā)一種軟件來實現(xiàn)她的設計策略。她將結構上的物理壓力以及諸如尺寸、整體形狀等設計限制，還有需要光照的大樓特定區(qū)域等數(shù)據(jù)輸入進去。根據(jù)這些信息，軟件利用算法來詳細說明結構中使用的材料性質(zhì)需要進行怎樣的改變。接著她便打印（制作）出根據(jù)這些細節(jié)而生成的小模型。
她的早期成果非常出色而有趣，以至于在紐約的現(xiàn)代藝術博物館和波士頓的科學博物館都展出過。一個她稱之為“野獸”(Beast)的作品，是一把根據(jù)人體（她自己的身體）及其預計的壓力分布設計而成的椅子。3D結果模型模擬了一個復雜的細胞網(wǎng)絡和樹枝狀結構，包括一個用于釋放壓力的柔軟部位和需要支撐的堅硬部位。
這項研究還處在早期階段，但這種建筑與設計的新策略暗示了許多新的可能性。比如，根據(jù)在大風或地震中將要承受的壓力制作出詳細的結構模型，一面承重墻就可以被打印出來。
這種模型也可說明建筑對樓內(nèi)光照的需求。有些區(qū)域會有堅硬、厚實的水泥，但在低承重區(qū)域，水泥可以非常透氣、透光，在作為一個屏障的同時還能節(jié)省材料和減輕結構重量。在不承重區(qū)域，也可以制造出非常透氣、透光的水泥，或是將水泥逐漸與透明材料混合在一起。這些設計可通過增加室內(nèi)光照、減少人工照明來節(jié)約能源。最終，它將能夠同時打印出高效能的隔音和通風設備。建筑的結構可以很復雜，因為打印出詳細模型和簡單模型的成本差不多。
(, 下載次數(shù): 34)

輕薄的承重材料：兩塊水泥塑件說明了在一個結構中透氣性將如何被改變。模擬了棕櫚樹交叉部分的圓柱體外圍密度很大，中心則是多孔的。
來源：史蒂芬•基廷（Steven Keating）、蒂莫西•庫克（ Timothy Cooke）

更多的研究者正在研發(fā)可打印出墻體以及其他大型結構的技術。南加州大學的工業(yè)與系統(tǒng)工程及環(huán)境工程的教授比洛克•霍什內(nèi)維斯（Behrokh Khoshnevis）已經(jīng)建立起一個無需容器便可澆注水泥墻的系統(tǒng)。奧克斯曼的工作將更進一步，增加改變水泥性能的功能，并最終加工多種材料。
奧克斯曼的策略將在消費產(chǎn)品與醫(yī)學器材方面投入較小規(guī)模的首批應用。她運用這個原理設計并制作了用于腕管綜合癥（carpal tunnel syndrome）的護腕。這批護腕針對不同病人的痛感量身定制。這個方法也可提升義肢的水平。
35歲的奧克斯曼正與一批專業(yè)人士研發(fā)她的技術，其中包括麻省理工學院的材料科學教授克雷格·卡特（Craig Carter）。盡管他表示，奧克斯曼的方法面臨控制材料性能方面的挑戰(zhàn)，但其想法給他留下了深刻印象。“毫無疑問，研究成果將會驚人地出色。”

作者: MechanicsD 時間: 2011-4-20 18:27
相當?shù)母叨送邸钭钪饕氖且庀氩坏健?hr noshade size="2" width="100%" color="#808080"> 作者: zhouyou0625 時間: 2011-4-21 09:38
3D打印機很不錯的,那天在公司看到,看到旁邊的實物,覺得真的太高端了.

作者: wjkvvv 時間: 2011-4-24 23:30
立體的打印機，太厲害了。

作者: 八風不動 時間: 2018-4-11 13:32
7年了

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