弗吉尼亞大學(xué) 3D 打印可種植植物的生物結(jié)構(gòu)

弗吉尼亞大學(xué)的研究人員使用植入種子的土壤開(kāi)發(fā)了 3D 打印墻。

“為什么我們必須讓它的結(jié)構(gòu)或建筑與其所在的自然環(huán)境分開(kāi)?”UVA 工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院材料科學(xué)與工程助理教授 Ji Ma 對(duì)此感到疑惑。馬云與弗吉尼亞大學(xué)環(huán)境科學(xué)系研究教授大衛(wèi)卡爾和弗吉尼亞大學(xué)建筑學(xué)院助理教授埃桑巴哈盧合作回答了這個(gè)問(wèn)題。

他們證明了 3D 打印由土壤和種子制成的幾何復(fù)雜結(jié)構(gòu)的可行性，引領(lǐng)了生物基建筑的重大創(chuàng)新。UVA 研究人員通過(guò)結(jié)合速度、成本效率以及低能量和生物基材料，使 3D 打印更進(jìn)一步。

“我們轉(zhuǎn)向基于土壤的‘墨水’，以從循環(huán)增材制造中獲得額外的好處，”Ehsan Baharlou 說(shuō)。“我們正在使用當(dāng)?shù)氐耐寥篮椭参锱c水混合;我們唯一需要的電力是在打印過(guò)程中移動(dòng)材料和運(yùn)行泵。如果我們不需要印刷品或者印刷品質(zhì)量不合格，我們可以在下一批油墨中回收和重復(fù)使用該材料。”

在弗吉尼亞大學(xué)的哈里森·格蘭特的幫助下，巴恩斯嘗試了土壤墨水。他試驗(yàn)了兩種方法，使用桌面大小的 3D 打印機(jī)按順序?qū)哟蛴⊥寥篮头N子，以及在打印前混合種子和土壤。兩種方法都成功了。巴恩斯創(chuàng)造了一個(gè)汽水罐大小的圓柱形原型，類(lèi)似于奇亞寵物。

Baharlou 提議用 3D 打印具有更復(fù)雜幾何形狀的土壤結(jié)構(gòu)，例如圓頂。研究團(tuán)隊(duì)包括將于 2021 年畢業(yè)并獲得建筑學(xué)學(xué)士學(xué)位的 Leah Kirssin 和將于同年畢業(yè)并獲得景觀建筑學(xué)碩士學(xué)位的 Lizzie Needham，他們測(cè)試了材料是如何從打印機(jī)頭或噴嘴中出來(lái)的，一種稱(chēng)為擠壓的過(guò)程，不向土壤混合物中添加任何添加劑。這些協(xié)作努力表明，3D 打印的土壤結(jié)構(gòu)可以支持植物生長(zhǎng)，但它們很可能是有限的。