玻璃是一種非凡的材料，因?yàn)橹灰槐晃廴荆涂梢詿o(wú)限地回收而不改變其性能。這是增材制造令人感興趣的原因之一。此外，與傳統(tǒng)的玻璃成型相比，3D打印方法可以實(shí)現(xiàn)更大的設(shè)計(jì)靈活性并降低成本。鑒于這些特征，麻省理工學(xué)院的工程師希望測(cè)試在增材制造中使用玻璃來(lái)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)建筑元件的可行性。因此，他們開(kāi)發(fā)了3D打印玻璃砌體元件，可以像樂(lè)高積木一樣堆疊和互鎖。

這項(xiàng)研究由麻省理工學(xué)院的工程師Daniel Massimino、Ethan Townsend、Charlotte Folinus、Michael Stern和Kaitlyn Becker領(lǐng)導(dǎo)。他們共同制作了堅(jiān)固的多層鈉鈣玻璃磚，每塊的形狀都像“8”字形。每個(gè)積木都有兩個(gè)圓形的釘子，就像樂(lè)高積木一樣，這使得它們可以無(wú)限地定位和重新排列，從而產(chǎn)生巨大的組成多樣性和可持續(xù)的生命周期。如果未組裝，則可以將磚塊熔化以再次打印。

玻璃塊印刷工藝（照片來(lái)源：Ethan Townsend）

在《麻省理工學(xué)院新聞》發(fā)表的一篇文章中，丹尼爾·馬西米諾解釋道：“通過(guò)八字形的形狀，我們可以在將磚塊組合在一起形成具有一定曲率的墻壁時(shí)對(duì)其進(jìn)行約束。”這種工作方法符合循環(huán)建筑的概念，即建筑材料應(yīng)盡可能重復(fù)利用，以減少與建筑物總體施工相關(guān)的碳排放。玻璃塊的耐用性是該研究的關(guān)鍵因素。

3D打印玻璃作為建筑材料

麻省理工學(xué)院的工程師使用了一款名為Glass 3D Printer 3(G3DP3)的定制玻璃3D打印機(jī)，該打印機(jī)由麻省理工學(xué)院的衍生公司Evenline提供。該機(jī)器使用烤箱將碎玻璃瓶熔化成可打印的形式，然后將其分層放置。該機(jī)器可打印的最大體積為32.5 x 32.5 x 38厘米，可以生產(chǎn)全尺寸的磚石單元。

該團(tuán)隊(duì)打印了三種類型的砌塊——全空心、印刷鑄造和全打印——并發(fā)現(xiàn)“空心磚石單元提供了更直接的實(shí)施機(jī)會(huì)，而全打印單元有可能提供一種制造透明和圓形建筑元素的方法?！薄?/span>

他們使用工業(yè)液壓機(jī)測(cè)試了砌塊的強(qiáng)度，發(fā)現(xiàn)最堅(jiān)固的砌塊可以承受與混凝土砌塊相同的壓力。最堅(jiān)固的是那些在底部有一個(gè)單獨(dú)的聯(lián)鎖裝置，由不同的材料制成的。“玻璃是一種復(fù)雜的加工材料，”貝克爾在麻省理工學(xué)院新聞的同一篇文章中解釋道?！坝刹煌牧现瞥傻穆?lián)鎖元件在現(xiàn)階段表現(xiàn)出了最大的希望。?根據(jù)文章，研究人員計(jì)劃打印更多玻璃聯(lián)鎖元件。

工程師們?cè)诼槭±砉W(xué)院校園建造了一堵玻璃墻，以展示他們的3D打印磚塊的潛力。未來(lái)，他們計(jì)劃用這些砌塊建造更大、更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，并相信它們可以用于外墻和內(nèi)墻。

編譯整理：3dnatives