玻璃是一種非凡的材料，因為只要不被污染，它就可以無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打印方法可以實現(xiàn)更大的設(shè)計靈活性并降低成本。鑒于這些特征，麻省理工學(xué)院的工程師希望測試在增材制造中使用玻璃來生產(chǎn)結(jié)構(gòu)建筑元件的可行性。因此，他們開發(fā)了3D打印玻璃砌體元件，可以像樂高積木一樣堆疊和互鎖。

這項研究由麻省理工學(xué)院的工程師Daniel Massimino、Ethan Townsend、Charlotte Folinus、Michael Stern和Kaitlyn Becker領(lǐng)導(dǎo)。他們共同制作了堅固的多層鈉鈣玻璃磚，每塊的形狀都像“8”字形。每個積木都有兩個圓形的釘子，就像樂高積木一樣，這使得它們可以無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對其進行約束?！边@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，該打印機由麻省理工學(xué)院的衍生公司Evenline提供。該機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。

該團隊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施機會，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)液壓機測試了砌塊的強度，發(fā)現(xiàn)最堅固的砌塊可以承受與混凝土砌塊相同的壓力。最堅固的是那些在底部有一個單獨的聯(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，研究人員計劃打印更多玻璃聯(lián)鎖元件。

工程師們在麻省理工學(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，他們計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