康奈尔大学的研究人员开发出一种在海底进行3D打印结构的方法。传统的水下建造和修复方法速度慢、成本高,并且可能破坏生态系统。使用基于机器人的3D打印机和一种特殊配方的抗冲刷混凝土混合物(主要使用海底沉积物),代表了海底建造技术的一项突破。

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据《康奈尔纪事报》博客报道,这个由戴维·A·达菲尔德工程学院土木与环境工程助理教授斯里拉米亚·奈尔(Sriramya Nair)领导的跨学科团队,此前已经在陆地上使用一台6000磅重的工业机器人进行大型混凝土结构的3D打印。这个预先组建的团队注意到了美国国防部下属的国防高级研究计划局(DARPA)发布的提案征集,该机构正在寻找可用于海面下数码深处的3D打印混凝土建造技术。奈尔回忆道:“我们说,‘嘿,我们试试看吧,这样至少我们能了解挑战是什么。’”

研究人员的预感在很大程度上得到了回报,他们获得了一项140万美元的资助,条件是达到某些基准,并且早期的海底测试结果也很有希望。

水下3D打印混凝土的主要挑战之一是冲刷问题,即水泥被冲走,而不是与自身或预定位置结合。康奈尔团队通过实验优化材料粘度和可泵送性之间的平衡,成功克服了这一障碍。

DARPA还提出了一个需要克服的具体挑战:该机构希望混凝土混合物能将海底沉积物作为主要成分。这一要求是出于后勤目的,但同时也将有助于最大限度地减少环境影响——重新利用水下区域已有的材料。

研究人员还需要开发新的传感系统,以便在低能见度条件下仔细监测和调整水下3D打印过程。

总体而言,康奈尔大学的研究团队认为他们已经实现了项目目标。这意味着传统的水下建造方式——缓慢、昂贵且对环境造成破坏——可能成为过去。

不过,这还不是海底建造的“最终”解决方案。康奈尔团队将在今年3月的一场DARPA“比试”中展示和推介他们的海底3D打印机驱动建造技术。在活动中,他们将与其他五支团队竞争,按照规格3D打印一个水下拱形结构。


文章标签: #3D打印 #水下建造 #海洋工程 #机器人技术 #环保材料

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