最近，阿肯色大學(xué)的一位教授獲得了一大筆資金，以用于其對土壤作為3D打印材料使用的研究。阿肯色大學(xué)土木工程助理教授Michelle Bernhardt-Barry獲得了來自美國國家科學(xué)基金會的50萬美元（合計三百萬人民幣）的Faculty Early Career Development獎。她正在研究土壤結(jié)構(gòu)以及如何使其更有效地承受重負(fù)荷，以期在未來的建筑項目中3D打印優(yōu)化的土壤材料。

Bernhardt-Barry的研究探索了不同的自然結(jié)構(gòu)能夠滿足重負(fù)荷需求的方式。她說：“自然界有許多具有層次結(jié)構(gòu)的材料實例，它們通過各種細(xì)胞或幾何圖案、生物驅(qū)動器和其他負(fù)重機制展示出最終的效率。這些機制最大限度地提高強度和韌性，同時最大限度地減少材料和能源消耗。

蜂窩結(jié)構(gòu)是自然等級結(jié)構(gòu)的一個很好的例子。蜂窩的幾何形狀以其開放的六邊形格子排列，使其具有其材料性能本身無法提供的強度。建筑工程通常以土壤為基礎(chǔ)，過去曾試圖通過添加水泥或其他聚合物來提高材料的強度。Bernhard-Barry認(rèn)為，它可以更有效地利用像蜂窩這樣的自然結(jié)構(gòu)來優(yōu)化土壤本身的顆粒排列，而不是增加任何額外的東西。

她將進(jìn)一步研究有效負(fù)載機制的自然分層結(jié)構(gòu)的幾何形狀，并在此基礎(chǔ)上開發(fā)實驗室和現(xiàn)場模型。然后，她希望使用3D打印技術(shù)將這些結(jié)構(gòu)合并到土壤樣品中，通過優(yōu)化層數(shù)布局來提高其強度。

對于建在土壤上或與土壤結(jié)合的建筑項目，土壤樣本將被收集，然后通過3D打印進(jìn)行增強。除了依靠劣質(zhì)土壤或添加通常昂貴且難以控制的水泥等額外材料外，使用3D打印土壤層將更加高效且成本效益更高。3D打印的土壤層也可以根據(jù)具體地點的需求進(jìn)行定制，例如淺基礎(chǔ)、骨料柱、輕質(zhì)回填、防洪井和堤防或水壩過濾器。

這種3D打印的土壤研究對于資源有限的欠發(fā)達(dá)地區(qū)以及在極端條件下開展的建設(shè)項目尤其有用。通過3D打印技術(shù)優(yōu)化土壤排列將是在受戰(zhàn)爭或自然災(zāi)害影響的地區(qū)改善施工的好方法。此外，未來這種3D打印土壤還可用于在像南極洲甚至月球和火星這樣的偏遠(yuǎn)地區(qū)修建道路、建筑物和其他基礎(chǔ)設(shè)施，而在那里，傳統(tǒng)的建筑材料和設(shè)備很難提供。

此前，3D虎已經(jīng)報道過建筑行業(yè)中3D打印技術(shù)的潛力，各種3D打印混凝土結(jié)構(gòu)已經(jīng)在全球范圍內(nèi)完成，而且這種可能的3D打印建筑材料的擴展為最終的可行性指明了方向，進(jìn)行建筑項目的革命。

來源：中國3D打印網(wǎng)