2025年12月20日，宾夕法尼亚大学多面体结构实验室（PSL）的研究团队近日推出了一项创新性楼板装置，展示了如何将3D打印技术与先进设计理念相结合，以实现建筑材料的高效利用，减少混凝土消耗，并降低建筑行业的碳排放。这一项目，名为“3D打印双带高性能混凝土楼板”，由建筑学副教授Masoud
Akbakhazadeh领导。
Masoud
Akbarzadeh教授表示：“我们刚刚在宾夕法尼亚大学的Pennovation中心举办了一个新展览，展出了一种3D打印超轻混凝土楼板系统，它开创了一种全新的结构范式。该系统融合了基于几何的效率、数字化制造和模块化双带预应力技术，从而大幅降低了材料需求、隐含碳排放和能源消耗。这个结构将在未来六个月内向公众开放。”
用高效几何取代传统混凝土板
混凝土在全球碳排放中占比巨大，2021年约占碳排放总量的8%。然而，随着住房和基础设施需求的持续增长，对这种高碳材料的需求依然旺盛。因此，人们正努力通过在混凝土混合料中使用更多环保材料、提高材料利用效率以及将碳捕获技术融入材料的生命周期等方式来实现混凝土的脱碳。
这项由宾夕法尼亚大学开展的项目展示了如何利用机器人3D打印和创新设计理念，通过高效的材料利用和提高碳化潜力来降低建筑结构的生态影响。具体而言，研究人员开发了一种3D打印楼板系统，该系统将五个索状构件组装成一个轻质结构，并采用双带预应力。与9英寸厚的传统预应力混凝土楼板相比，这种地板结构可减少40%的混凝土用量，增加65%以上的碳化表面积，并减少81%的预应力钢筋用量（基于PTI手册）。
宾夕法尼亚大学这种大型结构采用五轴机器人3D打印机制造而成。该结构建立在传统基础上，由24个3D打印单元和四个预制柱头组成，这些柱头将地板连接到四根支撑柱上。这些支撑柱也采用3D打印技术制造，每根柱子由三个部分组成。研究人员表示，每根柱子的外部3D打印外壳起到“无模板”的作用，“包裹着传统的现场浇筑混凝土和钢筋，以满足结构、耐久性和规范要求”。
文章来源：南极熊
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