普林斯顿大学的工程师们正在使用激光来解决 3D 打印水泥的一个关键问题——它对断裂的敏感性。通过评估材料的抗裂性，研究人员旨在扩大增材制造在水泥基结构中的应用，并通过创新设计和功能开发优质材料。
虽然 3D 打印提供了效率和多功能性，但 3D 打印的混凝土显示出开裂的趋势，尤其是在不同层之间的区域。这归因于分层过程产生的不均匀微观结构。为了更深入地了解这种开裂现象，普林斯顿大学的研究人员引入了一种新的测试方法，该方法使用激光在 3D 打印的水泥中创建精确的凹槽。可以控制激光的功率和速度以确定凹槽的深度和形状，从而实现比传统方法更准确的测试。
（图片来源：普林斯顿大学）
这项发表在《水泥和混凝土复合材料》杂志上的研究强调了 3D 打印混凝土通过表征其断裂特性来达到或超过浇注混凝土强度的潜力。全面了解 3D 打印水泥基材料的断裂行为的能力对于更大规模地推进该技术至关重要。
通过利用增材制造的设计自由度和材料架构，有机会创造出更坚固、更耐用的材料。由 Reza Moini 领导的普林斯顿研究人员致力于改进水泥基材料的增材制造技术，旨在克服挤压过程中形成的富含水的薄膜造成的结构弱点。
激光刻槽
使用激光而不是像锯这样的物理工具来创建用于测试的凹口可以更精确地评估层间的微观结构和界面。这种方法使研究人员能够评估材料在各种条件下（例如拉伸和剪切）的抗裂性。
提出了一种在混凝土材料中不太常用的断裂试验，称为 Brazil-Nut 试验，以促进在两个正交方向上以模式 I/II 表征 3D 打印胶凝材料的断裂韧性。首次提出了对硬化的脆性水泥浆材料进行激光加工，以创建具有一致且受控深度的尖锐 V 形槽口。
（图片来源：普林斯顿大学）
普林斯顿正在进行的研究侧重于调查建筑材料和断裂特性，以进一步加深对 3D 打印混凝土的理解。该团队的工作得到了认可，研究生在行业会议上因其贡献而获奖。
您可以通过此链接阅读全文，标题为“异质 3D 打印层状胶凝材料的断裂和传输分析” 。
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