NTU 3D打印整體浴室，一天完工效率高質量好

（文章來源：中關村在線）

新加坡南洋理工大學（NTU Singapore）的研究人員開發(fā)出了在不到一天的時間內對整體浴室進行3D打印的技術。打印完成后，浴室配備馬桶成為預制單元，隨時可用于建筑項目。其內部包括水槽，鏡子，淋浴，馬桶，陶瓷瓷磚墻壁和地板，配有隱藏式排水管和管道。

這可能有助于公司建造預制浴室單元的速度比目前快30％，且用料減少30%。在過去的四年中，研究團隊專注于開發(fā)一種特殊的混凝土混合物，其流動性足以流過管路和印刷噴嘴，但可以足夠快地硬化，以便下一層能夠繼續(xù)快速3D打印。除了確保始終如一的打印質量外，最終產品還必須與傳統(tǒng)混凝土一樣堅固。

這項創(chuàng)新是由NTU新加坡3D打印中心Tan Ming Jen副教授領導的聯(lián)合研究團隊與Sembcorp Design and Construction公司以及Sembcorp Architects＆Engineers合作開發(fā)的。新加坡3D打印中心由新加坡國家研究基金會（NRF）成立，負責3D打印技術的研究和開發(fā)，并加速該技術的應用推廣。

這是新加坡借助數字制造和機器人制造方法來降低熟練勞動力和人力需求，從而提高新加坡建筑業(yè)的生產力。畢竟在新加坡，高昂的人力成本甚至成為建筑業(yè)快速發(fā)展的阻礙。自2014年起，新加坡所有非登陸住宅政府土地銷售（GLS）場地都要求在其施工過程中使用預制浴室單元PBU。PBU通常由混凝土澆鑄而成，并在現場完全預裝配所有必要的飾面和配件，隨時可以吊裝并安裝在建筑項目中。

通過將大部分制造工地轉移到工廠的受控環(huán)境，與2014年之前的現場施工相比，PBU節(jié)省了大約60％的時間和人力。還可以更好地控制材料和預制工藝，使產品質量更高，浪費更少。Tan副教授表示，3D打印浴室裝置可以幫助制造商縮短生產時間，同時降低運輸成本，碳排放和材料浪費。傳統(tǒng)的PBU需要大約兩周才能準備好，利用3D打印技術有望將時間縮短到五天，大大提升樓宇建設速度。

由機械，土木和材料工程，建筑和機器人等學科組成的跨學科團隊必須首先開發(fā)可以3D打印的特殊混凝土混合物。新的混合物包括綠色建筑材料，如混合土，由粉煤灰廢料制成。另外該團隊還必須開發(fā)新的3D打印和控制系統(tǒng)，使噴嘴的流速與混凝土的硬化性能相匹配。

然后使用6軸KUKA機械臂在單個構造中進行印刷，該臂具有約6米的直徑。將特殊設計的混凝土混合物送入混合器并從安裝在機器人臂上的噴嘴中擠出，根據CAD數字圖紙逐層沉積材料。

為了節(jié)省材料并實現高達30％的重量減輕，PBU的墻壁以W格子形狀印刷，這為最終結構提供了額外的強度。研究小組3D打印試制了兩個PBU。一個尺寸為1.62mx1.5m×2.8m的浴室僅用了9小時，而第二個PBU尺寸為2m×2.6m×2.8m的浴室花了大約12小時制成。

在整個過程中，NTU的研究人員與Sembcorp的工程師密切合作，他們提供了工業(yè)投入并評論了研究成果，并為3D打印提供了資源和材料。他們還在兩個3D打印的PBU上安裝了建筑裝飾和管道裝置。較大的3D打印PBU已經過嚴格的行業(yè)測試，結果顯示它符合新加坡標準SS492：2001中規(guī)定的所需強度和穩(wěn)健性。目前正在進行耐火測試，作為建筑創(chuàng)新專家組（BIP）PBU驗收框架要求的一部分。

展望未來，該團隊期待獲得新加坡建設局（BCA）的試驗所需的批準，并通過許可將該技術商業(yè)化。
（責任編輯：fqj）