废弃玻璃变建材:Vitriform3D与ORNL联手突破粘合剂喷射技术新边界
总部位于芝加哥的初创公司Vitriform3D与美国能源部橡树岭国家实验室(ORNL)共同开发了一种工艺,利用粘合剂喷射技术将废弃玻璃瓶转化为3D打印建筑产品。这项技术此前已应用于金属、木纤维和沙子,但从未用于碎玻璃,在本次项目中首次成功应用。

通过机械臂将玻璃粉末逐层铺设,喷嘴施加粘合剂以粘合颗粒,并添加墨水着色,最后在烤箱中进行固化处理以确定最终形态。最终产品属于工程石材类别,由90%至95%的再生玻璃和5%至10%的聚合物粘合剂组成。
"美国有大量玻璃被填埋处理,"Vitriform3D联合创始人Alex Stiles表示。"玻璃可以无限回收,但实际上只有三分之一的玻璃废弃物得到了回收。从本质上来说,我们是在将玻璃粉末粘合在一起。"



Vitriform3D最初是田纳西大学的一个学生项目。在那里,Stiles与联合创始人Dustin Gilmer同ORNL研究科学家Tomonori Saito以及IACMI复合材料研究所共同合作。2022年,二人入选美国能源部在ORNL的"创新十字路口"项目,由此获得了两年期的资金支持、科学专业知识以及制造示范设施的使用权限。该阶段工作包括修改打印机软件、校准粘合剂与粉末配比,以及测试粘合剂的配方以获得强度与表面效果。此后的合作扩展到ORNL的建筑技术研究与集成中心,研究重点转向用于建筑外墙的再生玻璃覆层。
"玻璃具有极强的弹性、耐久性和多功能性,"ORNL建筑技术研究员Nolan Hayes解释道。"它防火且能承受极端天气条件。"这些特性使其非常适合户外应用。
Stiles同时还运营着一家独立的玻璃回收公司Fourth & Glass,该公司已经从诺克斯维尔居民那里收集了数万磅瓶子。他目前正在底特律的劳伦斯理工大学安装一台打印机,以便建筑系学生直接接触这项技术。"这将是建筑系学生第一次真正能够深入了解这项技术能做什么,"Stiles说道。"与橡树岭国家实验室合作的项目更专注于我们在工业规模上能实现什么。如果我们有一台大型打印机,能将数千吨玻璃转化为墙面墙板?但像底特律那样的微型工厂可以专注于小规模项目。只需几件设备,你也可以将玻璃瓶压碎成沙,然后做成新东西。"


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