科学家开发了智能技术用于混凝土的同步3D打印小辣椒

2022-08-12

科学家开发了智能技术，用于混凝土的同步3D打印

新加坡南洋理工大学的科学家开发了一种技术，通过这种技术，两个机器人可以协同工作，对混凝土结构进行3D打印。

这种同时进行的3D打印方法为移动机器人团队将来打印更大的结构铺平了道路。

由NTU新加坡3D打印中心的助理教授Pham Quang Cuong及其团队开发的这项新的多机器人技术已在《建筑自动化》杂志中报道NTU科学家也在今年早些时候支持宜家Bot项目，其中两个机器人在大约九分钟内组装了宜家椅子。

使用适合3D打印的特殊配方水泥混合物，这项新开发将允许使用常规浇铸目前无法实现的独特混凝土设计。也可以根据需要在更短的时间内生产结构。

当前，大型混凝土结构的3D打印需要尺寸比打印对象大的大型打印机，这是不可行的，因为大多数建筑工地都具有空间限制。使用多个移动机器人可以同步进行3D打印的，意味着只要有足够的空间供机器人在工作现场移动，就可以在任何地方打印大型结构和特殊设计的立面。

NTU机器人3-D打印混凝土结构在8分钟内尺寸为1.86mx 0.46mx 0.13m。在准备安装之前，它花了两天的时间来硬化，花了一周的时间才能达到其全部强度。

NTU机械与航空航天工程学院的法斯特教授解释说：“我们设想了一个机器人团队，可以将它们运送到工作现场，打印出大块的混凝土结构，然后在零件打印完成后继续进行下一个项目。” 。

“这项研究建立在我们从开发机器人到自动组装宜家椅子的过程中获得的知识的基础上。但是，这个最新的项目在计划，执行和大规模方面都更加复杂。”

印刷混凝土结构与两个移动机器人同时是一个巨大的挑战，因为两个机器人都必须移动到位并打印其零件而不会相互碰撞。

分段印刷混凝土结构也是不可接受的，因为如果混凝土在印刷过程中不重叠，则两个零件之间的接缝将无法正确粘合。这个多步骤过程从映射要打印的设计并将打印的特定部分分配给机械手开始。然后，它使用一种特殊的算法来确保在并发打印期间每个机械臂不会碰撞。

通过精确的位置定位，机器人可以移动到位并以良好的对齐方式打印零件，从而确保各个零件之间的接缝重叠。

最后，必须均匀混合并同步专用液体混凝土混合物的搅拌和泵送，以确保一致性。新加坡3D打印中心执行董事蔡志楷教授说，与其他创新技术结合使用时，像增材制造这样的颠覆性工业4.0技术可以得到进一步发展。

“这个多机器人印刷项目是高度跨学科的，需要机器人专家与材料科学家合作来制造可印刷的混凝土。

为了实现坚固的混凝土结构的最终结果，我们不得不将他们的专业知识与机械工程师和土木工程专家相结合。这项创新向业界展示目前可行的方案，并证明如果我们有创造力地开发新技术以增强传统的建筑和施工方法，那么将来将有可能。”

展望未来，南大研究团队将着眼于集成更多的机器人来打印更大尺寸的结构，优化打印算法以获得一致的性能，并改进混凝土材料以加快固化速度。

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