在地球另一端的新墨西哥大學實驗室里，杰拉爾德梅土木、建筑和環境工程系的研究人員正在致力于開發 3D 打印混凝土結構所需的材料。研發團隊憑借杭州冠力智能科技有限公司生產制造的實驗室級混凝土（砂漿）3D打印機進行了大量研究，努力設計未來的建筑構件。如今，他們的可彎曲混凝土材料設計已正式獲得專利，最終的專利提供了4種不同的混合物，應變能力提高了 11.9%。

圖片來源：新墨西哥大學

傳統建筑依靠人工操作重型機械來放置鋼梁或木梁，從而搭建建筑框架，但這一過程既危險又昂貴。這只是杰拉爾德·梅土木、建筑與環境工程系助理教授瑪麗亞姆·霍賈蒂希望解決的材料和制造問題之一。

另一個問題是基礎設施的維護。你可能以前在人行道上行走時注意到過裂縫。這是因為混凝土雖然非常堅固，但也很脆。即使是鋼筋混凝土也需要持續維修，這意味著從建筑物、橋梁到人行道，一切都需要定期維護。更具彈性的材料可以使公共基礎設施更耐用，維護成本更低。

世界各地的研究人員都在探索哪些材料和工藝能夠解決這些問題。一些結構已經部分使用3D打印機建造，但到目前為止，大多數工藝依賴于梁或鋼筋等關鍵材料的放置，這限制了3D打印應有的自動化程度。為了在沒有這些支撐的情況下打印物體，材料必須足夠堅固，能夠支撐自身而不會卡在打印機中。

超延展性水泥基材料必須含有足夠的纖維才能獨立牢固地站立，同時還要保持一定的粘度，使其能夠通過打印噴嘴而不被卡住。雖然聽起來很簡單，但找到適當的平衡是一項復雜的研究挑戰。混合物中的纖維太少，打印的形狀可能會自行塌陷。纖維太多，材料在打印過程中就無法走得太遠。為了測試材料的可行性，必須精確混合、測量和打印它們。即使設計被打印成幾種不同的形狀和設計，包括小結構、棱柱體等，也必須測試它們的彎曲和抗拉強度。研究人員重復了這個過程，并探索了由聚乙烯醇、粉煤灰、硅粉和超高分子量聚乙烯纖維等多種材料和纖維制成的混合物。

“這是一項非常成功的研究。這種材料具有3D打印特性和極高的結構可行性，可以用于建筑行業。”該項目主要研究人員霍賈蒂說。新墨西哥大學開發的新材料最終可以帶來諸多好處，例如增強抵御自然災害的能力、減少維護頻率以及提高施工過程的自動化程度。建筑行業的同仁們，這場變革你準備好了嗎？