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機械社區

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
在傳統建筑中，工人們用大批量生產的預制磚、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。
現有的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的耐用材料，它們已經成為一個有潛力又有趣的產品制造方式。
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，來研發新的可利用這些功能的設計策略。舉例來說，根據承重的不同，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約。
奧克斯曼正在研發一種軟件來實現她的設計策略。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域等數據輸入進去。根據這些信息，軟件利用算法來詳細說明結構中使用的材料性質需要進行怎樣的改變。接著她便打?。ㄖ谱鳎┏龈鶕@些細節而生成的小模型。
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光照的需求。有些區域會有堅硬、厚實的水泥，但在低承重區域，水泥可以非常透氣、透光，在作為一個屏障的同時還能節省材料和減輕結構重量。在不承重區域，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光照、減少人工照明來節約能源。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。
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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。南加州大學的工業與系統工程及環境工程的教授比洛克•霍什內維斯（Behrokh Khoshnevis）已經建立起一個無需容器便可澆注水泥墻的系統。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品與醫學器材方面投入較小規模的首批應用。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人士研發她的技術，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，但其想法給他留下了深刻印象?！昂翢o疑問，研究成果將會驚人地出色?！?font class="jammer">, ?. K' K3 b' @1 ^

作者: MechanicsD 時間: 2011-4-20 18:27
相當的高端哇～最最主要的是意想不到～

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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