Добавить новость
ru24.net
News in English
Апрель
2023

3D Printing Promises to Transform Architecture—and Create Forms That Blow Today’s Buildings Out of the Water

0

In architecture, new materials rarely emerge.

For centuries, wood, masonry, and concrete formed the basis for most structures on Earth.

In the 1880s, adoption of the steel frame changed architecture forever. Steel allowed architects to design taller buildings with larger windows, giving rise to the skyscrapers that define city skylines today.

Since the industrial revolution, construction materials have been largely confined to a range of mass-produced elements. From steel beams to plywood panels, this standardized kit of parts has informed the design and construction of buildings for over 150 years.

That may soon change with advances in what’s called “large-scale additive manufacturing.” Not since the adoption of the steel frame has there been a development with as much potential to transform the way buildings are conceived and constructed.

Large-scale additive manufacturing, like desktop 3D printing, involves building objects one layer at a time. Whether it’s clay, concrete, or plastic, the print material is extruded in a fluid state and hardens into its final form.

As director of the Institute for Smart Structures at the University of Tennessee, I’ve been fortunate to work on a series of projects that deploy this new technology.

While some roadblocks to the widespread adoption still exist, I can foresee a future in which buildings are built entirely from recycled materials or materials sourced on-site, with forms inspired by the geometries of nature.

Promising Prototypes

Among these is the Trillium Pavilion, an open-air structure printed from recycled ABS polymer, a common plastic used in a wide range of consumer products.

The structure’s thin, double-curved surfaces were inspired by the petals of its namesake flower. The project was designed by students, printed by Loci Robotics and constructed on the University of Tennessee Research Park at Cherokee Farm in Knoxville.

Other recent examples of large-scale additive manufacturing include Tecla, a 450-square-foot (41.8-square-meter) prototype dwelling designed by Mario Cucinella Architects and printed in Massa Lombarda, a small town in Italy.

3d printed house
Tecla was built from locally sourced clay. Image Credit: WASP

The architects printed Tecla out of clay sourced from a local river. The unique combination of this inexpensive material and radial geometry created an energy-efficient form of alternative housing.

Back in the US, the architecture firm Lake Flato partnered with the construction technology firm ICON to print concrete exterior walls for a home dubbed “House Zero” in Austin, Texas.

The 2,000-square-foot (185.8-square-meter) home demonstrates the speed and efficiency of 3D-printed concrete, and the structure displays a pleasing contrast between its curvilinear walls and its exposed timber frame.

The Planning Process

Large-scale additive manufacturing involves three knowledge areas: digital design, digital fabrication, and material science.

To begin, architects create computer models of all the components that will be printed. These designers can then use software to test how the components will respond to structural forces and tweak the components accordingly. These tools can also help the designer figure out how to reduce the weight of components and automate certain design processes, such as smoothing complex geometric intersections, prior to printing.

A piece of software known as a slicer then translates the computer model into a set of instructions for the 3D printer.

You might assume 3D printers work at a relatively small scale—think cellphone cases and toothbrush holders.

But advances in 3D printing technology have allowed the hardware to scale up in a serious way. Sometimes the printing is done via what’s called a gantry-based system—a rectangular framework of sliding rails similar to a desktop 3D printer. Increasingly, robotic arms are used due to their ability to print in any orientation.

The printing site can also vary. Furnishings and smaller components can be printed in factories, while entire houses must be printed on-site.

A range of materials can be used for large-scale additive manufacturing. Concrete is a popular choice due to its familiarity and durability. Clay is an intriguing alternative because it can be harvested on-site—which is what the designers of Tecla did.

But plastics and polymers could have the broadest application. These materials are incredibly versatile, and they can be formulated in ways that meet a wide range of specific structural and aesthetic requirements. They can also be produced from recycled and organically derived materials.

Inspiration From Nature

Because additive manufacturing builds layer by layer, using only the material and energy required to make a particular component, it’s a far more efficient building process than “subtractive methods,” which involve cutting away excess material—think milling a wood beam out of a tree.

Even common materials like concrete and plastics benefit from being 3D-printed, since there’s no need for additional formwork or molds.

Most construction materials today are mass-produced on assembly lines that are designed to produce the same components. While reducing cost, this process leaves little room for customization.

Since there is no need for tooling, forms or dies, large-scale additive manufacturing allows each part to be unique, with no time penalty for added complexity or customization.

Another interesting feature of large-scale additive manufacturing is the capability to produce complex components with internal voids. This may one day allow for walls to be printed with conduit or ductwork already in place.

In addition, research is taking place to explore the possibilities of multi-material 3D printing, a technique that could allow windows, insulation, structural reinforcement—even wiring—to be fully integrated into a single printed component.

One of the aspects of additive manufacturing that excites me most is the way in which building layer by layer, with a slowly hardening material, mirrors natural processes, like shell formation.

This opens up windows of opportunity, allowing designers to implement geometries that are difficult to produce using other construction methods, but are common in nature.

Structural frames inspired by the fine structure of bird bones could create lightweight lattices of tubes, with varying sizes reflecting the forces acting upon them. Façades that evoke the shapes of plant leaves might be designed to simultaneously shade the building and produce solar power.

Overcoming the Learning Curve

Despite the many positive aspects of large-scale additive manufacturing, there are a number of impediments to its wider adoption.

Perhaps the biggest to overcome is its novelty. There is an entire infrastructure built around traditional forms of construction like steel, concrete and wood, which include supply chains and building codes. In addition, the cost of digital fabrication hardware is relatively high, and the specific design skills needed to work with these new materials are not yet widely taught.

In order for 3D printing in architecture to become more widely adopted, it will need to find its niche. Similar to how word processing helped popularize desktop computers, I think it will be a specific application of large-scale additive manufacturing that will lead to its common use.

Perhaps it will be its ability to print highly efficient structural frames. I also already see its promise for creating unique sculptural façades that can be recycled and reprinted at the end of their useful life.

Either way, it seems likely that some combination of factors will ensure that future buildings will, in some part, be 3D-printed.The Conversation

White lattice building façade.
A 3D-printed façade in Foshan, China. Image Credit: The Association for Computer Aided Design in Architecture

This article is republished from The Conversation under a Creative Commons license. Read the original article.

Image Credit: House Zero in Austin, Texas, is a 2,000-square-foot home that was built with 3D-printed concrete. Casey Dunn/ICON




Moscow.media
Частные объявления сегодня





Rss.plus



Врач дерматолог-косметолог Мадина Байрамукова: что делать, если вас ужалила медуза

Филиал № 4 ОСФР по Москве и Московской области информирует: Родители 240,5 тыс. детей в Московской области получают единое пособие

Филиал № 4 ОСФР по Москве и Московской области информирует: Родители 240,5 тыс. детей в Московской области получают единое пособие

Состоялась церемония вручения премии Men Today Trends


Корпоративные активности: нужны ли и как влияют на коллектив

«585*ЗОЛОТОЙ» посчитала, сколько тратят на покупку солнцезащитных очков к лету в Ростове-на-Дону

Витаводород — живая мыслящая материя, основа жизни на Земле

Участники VK Fest смогут проверить свое здоровье на стенде «Будь Здоров»


Why does former Man Utd striker Memphis Depay wear a headband and what is written on the Dutch footballer’s headgear?

Who could England get next in Euro 2024 knockout stage after going through to last-16?

Chelsea enter Conference League despite speculation they could snub Uefa competition after facing tough financial rules

Mets survive late barrage to beat Yankees in Subway Series opener


Суздальская классика

В Коми вагоны поезда сошли с рельс, пострадали более 70 человек

Заместитель Московско-Курского транспортного прокурора в рамках работы мобильной приемной провела личный прием граждан на Курском вокзале г. Москвы

Ума палата: в Красноярском крае педофил пожаловался на вымогательство в полицию - и сам попал под проверку


'I absolutely suck at video games': Hidetaka Miyazaki discusses how he prepped for Elden Ring: Shadow of the Erdtree

Для Dark and Darker Mobile проходит короткий бета-тест на iOS и Android

Прохождение элитного подземелья «Лесной алтарь» в Tarisland

All Destiny 2 Prismatic fragment locations


Робота водієм у Таксі 571 (Київ)


Филиал № 4 ОСФР по Москве и Московской области информирует: Родители 240,5 тыс. детей в Московской области получают единое пособие

Экономическая ценность деревьев в экосистеме города

"Интеррос", "Атомайз", Эрмитаж и Т-Банк готовят второй этап проекта «Цифровое искусство»

В Воскресенске росгвардейцы задержали гражданку, находящуюся в федеральном розыске




СОВЕТЫ ОТ ВЫСШЕГО ВСЕНАРОДНОГО ПРЕЗИДЕНТА: КАК СДЕЛАТЬ ИДЕАЛЬНОЕ ЧЕЛОВЕЧЕСТВО.

Состоялась церемония вручения премии Men Today Trends

Филиал № 4 ОСФР по Москве и Московской области информирует: Родители 240,5 тыс. детей в Московской области получают единое пособие

Городской архитектор Самары: какое наследие оставил после себя Александр Щербачев


Телеведущая Юлия Высоцкая опубликовала фото без макияжа во время тренировок

Городской архитектор Самары: какое наследие оставил после себя Александр Щербачев

Инвестор Роджерс: США скоро отменят антироссийские санкции

Усы, лапы и холст. Почему певица Екатерина Семёнова взялась за рисование


МОК официально допустил Медведева, Сафиуллина, Александрову и Андрееву на Олимпиаду

20-летняя Эрика Андреева вышла в финал квалификации Уимблдона-2024

WTA удивила решением по Елене Рыбакиной перед стартом Уимблдона

Медведев проиграл Джоковичу на выставочном турнире перед Уимблдоном


Инвестор Роджерс: США скоро отменят антироссийские санкции

Концертный зал на месте «Крокуса» решили не восстанавливать

Эксперт Солодовникова рассказала, от чего зависит размер пенсии

На первенстве России по пауэрлифтингу тулячка завоевала серебро


Музыкальные новости

«Трудное решение»: Анна Нетребко объявила о разводе с Юсифом Эйвазовым

Участники VK Fest смогут проверить свое здоровье на стенде «Будь Здоров»

В Якутске ставят «Риголетто» на итальянском языке, чтобы опера звучала, как в Мариинке

Певец Алекс Анохин стал участником III Всероссийской музыкальной ассамблеи



Пожилой мужчина погиб при лобовом столкновении с грузовиком в Подмосковье

"Интеррос", "Атомайз", Эрмитаж и Т-Банк готовят второй этап проекта «Цифровое искусство»

Участие в СВО признали побегом // Заочно арестован подсудимый, сбежавший в вооруженные силы

В Воскресенске росгвардейцы задержали гражданку, находящуюся в федеральном розыске


Бастрыкин: за четыре месяца 2024 года в Москву приехали более 1,2 млн мигрантов

НА ОЛРЗ ПРОШЛО ОБУЧЕНИЕ В РАМКАХ РЕАЛИЗАЦИИ ПРОЕКТА РАЗВИТИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ СИСТЕМ

Почта Банк: россияне на 45% снизили траты в duty free

У инвесторов появилась возможность купить ЦФА на "Атомайзе" прямо в мобильном приложении Росбанка


Пожилой мужчина погиб при лобовом столкновении с грузовиком в Подмосковье

В клубном доме Artisan на Арбате открылись продажи редких коммерческих площадей под «тихий» ритейл

Как выбрать китайский автомобиль в России?

Из центра Москвы и сразу на Рублёвку: Почему элиты игнорируют беспредел на улицах России?


Путин указал на важность науки и образования для развития России

LIVE: Встреча Путина с выпускниками РАНХИГС

Путин: Внедрение новых технологий необходимо для суверенитета России и Белоруссии

Выпускные вечера пройдут в России 28 и 29 июня





Московские студенты пройдут производственную практику в онкодиспансере в Балашихе

Зубной имплантат. Что нужно знать перед операцией

Гастроэнтеролог Садыков назвал дыню натуральным средством от запоров

Простой способ охладиться в аномальную жару подсказал московский врач



Камила Валиева поступит в ВУЗ и будет учиться на тренера

Медальный зачет Игр «Дети Азии» 28 июня: по-прежнему впереди Узбекистан

Деликатес в чаше: всего по чуть-чуть

КОМПАНИЯ LG НАЗВАНА ОФИЦИАЛЬНЫМ ПАРТНЕРОМ ЧЕМПИОНАТА МИРА ПО КИБЕРСПОРТУ 2024 ГОДА В САУДОВСКОЙ АРАВИИ


Посол Беларуси: Визит Лукашенко придал дополнительный импульс развитию двустороннего сотрудничества

Лукашенко рассказал о совместном развитии России и Беларуси



Сергей Собянин подвел итоги конкурса «Новатор Москвы»

Сергей Собянин. Главное за день

Собянин поздравил Московский продюсерский центр с юбилеем

Сергей Собянин поздравил московских выпускников с успешным окончанием школы


На российскую столицу надвигается африканская жара

Экономическая ценность деревьев в экосистеме города

"Интеррос", "Атомайз", Эрмитаж и Т-Банк готовят второй этап проекта «Цифровое искусство»

Специалисты «Мосприроды» провели экскурсию для пациентов психоневрологического центра НИКИ


Концертный зал на месте «Крокуса» решили не восстанавливать

В Подмосковье открыли памятную доску в честь первого вагона метро

Телеведущая Юлия Высоцкая опубликовала фото без макияжа во время тренировок

Городской архитектор Самары: какое наследие оставил после себя Александр Щербачев


Портативный ТСД корпоративного класса Saotron RT-T70

Архангельская область войдет в федеральный историко-культурный туристический проект «Императорский маршрут»

АО «Транснефть - Север» выпустило молодь атлантического лосося в реку в Архангельской области

В Димитровграде проводят чемпионат России по парусному спорту в классе «микро»


В Симферополе пройдут антитеррористические учения

Водитель так торопился к морю, что вдребезги разбил о дерево свою жизнь

Выставка-предупреждение «Лицо беды»

Удивительно, но факт: в Симферополе снять квартиру дороже, чем в Севастополе


В Подмосковье открыли памятную доску в честь первого вагона метро

Инвестор Роджерс: США скоро отменят антироссийские санкции

Губернатор Подмосковья: концертного зала на месте «Крокус Сити Холла» больше не будет

Младенец выпал из окна десятого этажа и выжил












Спорт в России и мире

Новости спорта


Новости тенниса
Елена Рыбакина

«У нее то аллергия, то плечо, то живот болит, то просто плохое самочувствие». Рыбакину сравнили с ребенком






Росимущество повторно выставило на аукцион ТЦ «Наутилус» в центре Москвы

Городской архитектор Самары: какое наследие оставил после себя Александр Щербачев

Губернатор Подмосковья: концертного зала на месте «Крокус Сити Холла» больше не будет

Усы, лапы и холст. Почему певица Екатерина Семёнова взялась за рисование