近日，日本研究人員Hironori Yoshida和他的同事們在洛杉磯舉行的Siggraph2015會議上提交了一篇題為《建筑尺度的人工輔助增材制造（Architecture-Scale Human-Assisted Additive Manufacturing）》的論文，描述了如何將3D打印應(yīng)用于建筑工程，以如何使用一種全新的材料和全新的方式3D打印尺寸更大的對象。這種全新的材料就是類似于筷子形狀的小木條（為了便于稱呼，我們在下文中一律稱之為筷子）與膠水。

 

顯然，如此特殊的3D打印材料，其打印方式也肯定與眾不同。據(jù)Yoshida稱這種打印方式更多地使用了人力輔助功能，具體來說這個“筷子”3D打印系統(tǒng)主要有以下特點：

新型的材料——筷子

一個復(fù)雜的筷子分配裝置

在更大尺寸上的高效3D打印

通過計算機(jī)軟件監(jiān)控指導(dǎo)整個過程

在解釋為什么使用“筷子”作為材料的時候，研究人員稱，這種材料是用聚合式方法創(chuàng)建多孔結(jié)構(gòu)的首選。“而且它豎直的形狀易于存儲和物流。”Yoshida和他的團(tuán)隊稱。

通過采用兩種不同的方式——壅塞聚集（jammed aggregation）和分層聚集（stratified aggregation），研究團(tuán)隊提出了一種創(chuàng)新的方法將3D打印架構(gòu)提升至更大的尺寸。這兩種方法，盡管為了研究和測試的方面起了不同的名字，但都使用了膠水和一種同樣具有創(chuàng)新型的裝置來分發(fā)投送一排排的筷子。

通過在3D打印過程中使用壅塞式聚集，研究人員獲得了更大的驚喜。因為筷子在配置的時候是豎直下落的，所以構(gòu)建的過程更快、更容易。在構(gòu)建斜墻的時候，他們使用了分成和傾斜的方法。據(jù)天工社了解，盡管這種方法獲得了成功，而且質(zhì)量也還不錯，但是使用分層聚集的3D打印卻需要更多的維護(hù)，迫使他們尋找更加準(zhǔn)確的技術(shù)。

“這些材料在壓縮和彎曲測試時獲得了比較均勻的評估值。”研究團(tuán)隊報告稱。不過考慮到對筷子投送系統(tǒng)的進(jìn)一步探索，新事情變得越來越復(fù)雜。這個投送系統(tǒng)包括：

將一捆筷子投進(jìn)分配器；

這些木棒和膠水通過輥輪沉積起來

供膠器將木膠施加到輥輪上

3D打印操作人員能夠控制筷子投送的角度

通過鼓風(fēng)系統(tǒng)，渦輪式鼓風(fēng)機(jī)和20米長軟管能夠操縱“筷子”送入一個真空裝置，在那里它們會被送入一個旋渦，然后進(jìn)行相應(yīng)的處理。

在用這些“筷子”進(jìn)行3D打印的同時，研究人員還用包括深度相機(jī)在內(nèi)的3D掃描監(jiān)控對象的構(gòu)建進(jìn)度，并與期望的結(jié)果或者目標(biāo)形狀進(jìn)行比較，以評估當(dāng)前的3D打印結(jié)構(gòu)是否達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，這個方法使研究人員能夠判斷它所創(chuàng)建的形狀是“足夠、不足或過度，”并進(jìn)行必要的更改。

此后，研究人員還需要通過一個校準(zhǔn)系統(tǒng)對整個3D打印出來的這個筷子結(jié)構(gòu)進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整、校準(zhǔn)、并創(chuàng)建一個堅實的地基。兩到三周之后，一個使用筷子打造的3D打印建筑完成，它看上去像一個簡陋的茅草屋。不過這些都不是重要的，重要的是研究人員們給我們提供了一個3D打印大型建筑的全新思路。