清水建设株式会社开发用于大型结构构件的喷涂式3D混凝土打印系统

清水建设株式会社开发了一种基于喷涂技术的3D混凝土打印系统，用于制造大型曲面钢筋混凝土构件。该系统结合了九自由度龙门机器人和材料喷涂模拟器，可在实际打印前验证喷涂材料的性能。该材料喷涂模拟器是清水建设株式会社与卡内基梅隆大学计算工程与机器人实验室合作开发的。

图片来源：清水

该系统旨在解决传统材料挤出式3D打印方法的局限性。传统方法逐层沉积水泥材料，难以将钢筋整合到打印层中。喷涂式打印通过喷涂水泥材料形成结构，从而更好地整合钢筋结构部件。然而，这种方法历来面临着打印机运动控制和制造精度方面的挑战。

这套新系统采用材料喷涂模拟器来确定最佳打印参数，包括喷嘴路径、喷涂距离、角度、速度和材料排放量。龙门机器人配备一个七自由度机械臂，该机械臂悬挂在双轴XY运动机构上，并安装在门式框架上。打印区域的尺寸为：深6米，宽4米，高3米。

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在演示测试中，该系统在四小时内制造出一面2.5米高的扭曲曲面墙。该墙体由上下两层组成，均从中心向外延伸。清水建设株式会社计划继续开发用于建筑领域的3D打印技术，目标是实现混凝土施工流程的完全自动化。

由于人口老龄化和出生率下降，日本建筑业正面临劳动力短缺的挑战，而这项技术正是在此背景下应运而生。该公司预计，在建筑工地应用3D打印技术制造结构构件，将减少劳动力需求，并提高结构设计的灵活性。

来源：shimz.co.jp