概要：大型3D金屬打印公司MX3D與日本最大的建筑、工程和建設公司之一（Takenaka）的工程師合作設計，成功生產出了一種雙相不銹鋼結構連接件。
圖1可 用于公共建筑中的3D打印鋼連接件的藝術化趨勢
該項目展示了使用機器人3D金屬打印，即線弧增材制造?(WAAM)技術，生產高度定制化工程鋼連接件的進展。對一系列打印的雙相不銹鋼連接件進行了破壞性和非破壞性的測試，測試結果表現出了強大而穩定的機械性能和材料性能。成功的測試是向結構連接件認證邁出的關鍵一步，各方打算將其用于創新型建筑項目。
創新型基礎設施
2019年，Takenaka公司和MX3D公司啟動了一個合作項目，探索機器人WAAM技術的可能性—為基礎設施行業生產大型定制鋼連接件。該項目的目標是為建筑行業中的大型結構實現復雜連接件設計和制造的自動化。由于結構的復雜性增加，熟練的勞動力稀缺，而建造速度是關鍵，因此需要創新。在第一次成功生產連接件樣品之后，雙方的合作重點是機械性能和材料性能測試，這是被市場認可的關鍵要求。
圖2 3D打印的雙相不銹鋼連接件套件
嚴格測試
對一系列打印的結構連接件進行破壞性測試的結果顯示結構連接件具有強大而穩定的機械和材料性能，為結構連接件的認證鋪平了道路。對連接件進行的拉伸試驗、疲勞試驗和抗彎試驗的結果令人信服。CT掃描顯示其內部結構致密而堅實。而且，抗壓破壞試驗表明，砂漿填充對抗彎強度和極限強度有明顯的影響。使用砂漿填充的4mm厚的連接件與8mm厚的連接件的強度大致相同（分別是2.2kN與2.3kN），這樣就減少了所需材料的50%，并且更有利于3D金屬打印的形態自由性。材料性能和機械測試達到了預期的標準和穩定性，建立了機器人3D打印與工業的相關性。圖3 連接件分析預測的變形與實際的變形
雙相不銹鋼：理想的材料
最初的連接件系列樣品是用雙相不銹鋼打印的。該合金因其良好的機械性能和優異的耐腐蝕性能而聞名，是結構應用的理想材料。混凝土填充的空心鋼結構具有高效、經濟的安全性能，內部的混凝土芯延遲或防止局部屈曲，其它鋼結構部分承受彎曲和拉伸力。
Takenaka公司的研究人員利用材料樣品物理試驗的信息生成了一個FE模擬模型來評估連接件的機械特性，然后，對照這些評估結果，對實際承受壓縮載荷的連接件的特性進行測試，模擬結果與機械試驗的特性非常接近。此外，拉伸強度試驗顯示出了高度一致的形態，該項技術是建筑師和工程師所需要的工具之一。完整的研究報告很快就會發表。隨著優化的打印結構鋼連接件的成功制造和強有力的測試結果，參與的合作伙伴打算在實際的建筑項目中完成更大的模型。
在建筑業中開始使用AM(3D打印)技術
閉環的數字設計回路是建筑設計、工程和施工行業的關鍵要素。MX3D公司用于生產這類連接件的機器人WAAM技術可以對設計、生產、工期、成本與物流效益進行全數字化控制，并且與BIM（建筑信息建模）應用程序集成。MX3D公司的MetalXL應用程序現在可以讓制造商在自己的工廠快速開啟大規模的3D金屬打印應用。
該研究項目強有力的機械和材料特性評估結果證實了機器人3D金屬打印與建筑、工程和施工行業的相關性，并為AEC（建筑）行業開創了新一代結構連接件。
