康奈尔大学团队正尝试水下3D打印混凝土_formnext深圳3D打印展

3D打印技术从20世纪80年代诞生以来，已从实验室走向家庭、工厂、太空等领域。
康奈尔大学跨学科研究团队正尝试把这项技术带入海洋。在水下直接打印混凝土的这项创新技术有望彻底改变海上施工方式，以及连接各大洲的关键基础设施的维修模式。
始于2024年秋的这一项目，前情是美国国防部高级研究计划局（DARPA）发布一项特殊提案征集：设计一种能在水下数米深处进行3D打印的混凝土，且必须在一年内完成。
DARPA的严苛规定混凝土只能含极少量水泥，主要成分必须来自海床沉积物——这是为了减少材料运输带来的物流压力。
接受了这一挑战的是康奈尔大学土木与环境工程助理教授Sriramya Nair带领的团队，她此前已使用一台约6000磅的工业机器人进行大尺度混凝土3D打印研究。
Nair回忆道：“提案发布后，我们想，不妨试试，至少可以了解挑战在哪里。”
“结果发现，通过调整配方，我们的材料确实可以在水下进行3D打印。”
水下打印最关键的挑战是防止“水下冲刷”，即水泥颗粒在水中无法有效结合，导致材料强度下降。
面对这种问题，常规解决方法是添加抗冲刷外加剂，但也会因此带来新的问题，Nair解释道：“加入这些化学剂后，混合料会变得非常粘稠，难以泵送”，“我们必须在可泵送性与抗冲刷性能之间找到平衡。”
团队2025年5月获得为期一年、总额140万美元的资助。他们同年9月向DARPA官员展示了阶段性成果，证明已接近实现高比例沉积物目标。
Nair：“目前没有人在做这件事”，“用海底沉积物进行打印，为重新定义混凝土的形态打开了很多可能。”

在水下直接打印混凝土的难点在哪？要克服什么？
在水下直接打印混凝土，核心难点有三。
一是材料抗冲刷，水泥浆初凝前易被水流冲散，需添加抗分散剂并平衡可泵送性。
二是环境干扰，浑浊水体与洋流导致光学失灵，需依赖声呐与AI实时纠偏。
三是就地取材，需适配成分不稳定的海底沉积物，并应对海水离子对凝结的干扰。

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来源：广州光亚法兰克福展览有限公司

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