ETH研究人员利用粘结剂喷射系统3D打印人造石材,研究砂岩的风化破坏机制

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      导读:瑞士高原上的许多历史建筑都由当地一种质地较软的砂岩——磨拉石砂岩建造而成。经年累月的风吹雨打,砂岩外表面下方的一层薄薄的岩层会逐渐松动脱落,厚度从几毫米到几厘米不等,最终形成一层外壳。
        2026年10月12日,苏黎世联邦理工学院(ETH)建筑设计系的罗伯特·J·弗拉特教授(Robert J. Flatt)和建筑学系本杰明·迪伦伯格教授(Benjamin Dillenburger)获得了一项2026年的合作研究基金资助,项目将利用大尺寸粘结剂喷射系统3D打印出性能与天然砂岩相似的人造石材。这些人造石材同样会受风化作用侵蚀进而导致脱落的,以便从一开始就观察损坏机制。
        与天然石材不同的是,人造石材可以重复打印,并能精确控制其缺陷和纹理变化。新型桌面3D打印机甚至可以在单个样品内部改变材料成分。之后,这些样本会被送入实验室进行严酷的气候测试,强度甚至超过瑞士的冬季。目的是更好地了解石材的损伤情况,以便快速现场检测损伤,并找到阻止损伤蔓延的方法。


大型粘结剂喷射机将每层矿物粉末的特定部分粘结在一起
△大型粘结剂喷射机将每层矿物粉末的特定部分粘结在一起。(图片来源:Pietro Odaglia / 苏黎世联邦理工学院数字建筑技术教席)
      这些石材将由皮耶特罗·奥达利亚(Pietro Odaglia)在迪伦伯格数字建筑技术教席(Dillenburger’s Chair of Digital BuildingTechnologies)建造的大型粘结剂喷射成型机制造。机器喷洒矿物粉末,并仅将每一层中需要固化的部分粘结起来。项目名为空间梯度3D打印,旨在阐明建筑石材的轮廓缩放。轮廓缩放是这种“剥壳”工艺的英文名称。

      弗拉特在土木、环境与地质工程系工作。迪伦伯格在建筑系工作。他们的目标是了解风化侵蚀的成因,快速识别建筑物上的侵蚀点,并找到阻止的方法。

      来源:南极熊


关键词:石材

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