麻省理工学院的工程师们开发出一种利用回收塑料进行3D打印，制造符合建筑标准的结构构件的方法。该团队的设计是针对一套3D打印的楼板桁架系统。

该项目旨在探索使用大规模增材制造技术，研究一种比传统木制框架更轻、模块化且更可持续的替代方案的可行性。该团队设想的是一种轻质、模块化的替代方案，用以取代传统的木质框架结构，其生产速度更快、更耐用，且对环境可持续。

这项研究得到了格斯特纳基金会、钱德勒地球健康资助和辛辛那提公司的支持。

该团队的研究动机之一是能够利用“脏”塑料——即无需清洗或预处理的回收材料。MIT HAUS成立于2019年，隶属于制造与生产力实验室，目前正在开发使用所谓"脏"塑料——未清洗且含有残余液体的瓶子和容器——进行打印的方法，而无需进行大量预处理。这些塑料可以被粉碎、造粒，并直接送入工业级的增材制造设备。

由麻省理工学院创新办公室研究科学家AJ Perez领导的团队使用Airtech公司的DALTHRAM-100GF材料进行桁架的3D打印，这是一种含有30%玻璃纤维增强材料的100%回收共聚酯。合著者包括研究生Tyler Godfrey、Kenan Sehnawi、Arjun Chandar和David Hardt教授。

MIT团队使用回收PET聚合物和玻璃纤维的复合材料，打印了四根桁架。该团队在传统的胶合板覆面地板框架配置中测试了该结构的承重能力。这些桁架被平行排列在一块胶合板下，以模拟一个4×8英尺的地板，并逐步加载沙子和混凝土。

打印的地板能够支撑超过4000磅的重量，这超过了美国住房与城市发展部设定的关键建筑标准。其设计采用阶梯状图案，带有对角横档，并在每个节点处进行加固，以最大限度地提高刚度和耐久性。

“关键在于：我们将脏塑料回收成更轻、更耐用、更可持续的住宅建筑产品，”Perez解释道。“我们已经开始破解处理和打印真正脏塑料的能力密码。”

生产出的桁架重量为13磅，比类似的标准木制桁架更轻，并且在辛辛那提BAAM 603打印机上的打印时间不到13分钟。

除了地板桁架，该团队还在开发屋顶桁架、墙柱、楼梯斜梁和基础构件，目标是用回收聚合物制造完整的房屋框架。他们专注于高刚度重量比，确保打印结构能够支撑传统荷载而不会下垂或失效。

这种方法可以使体育场馆或垃圾收集站附近的"微工厂"在当地生产结构部件，从而降低运输成本，并在最需要的地方提供住房材料。如果实现规模化，房屋可以由轻型部件建造，这些部件可以通过皮卡或小型车辆运输，而不是传统的木材运输车。这种方法可以帮助满足到2050年全球预计10亿套新住房的需求，缓解对森林的压力，并减少对传统木材的依赖。

未来的工作将侧重于降低成本、实现工业规模生产，以及测试真正脏塑料作为结构材料。MIT的方法证明，回收塑料可以转化为结构部件，然而，仍存在一些限制。

处理真正"脏"的塑料——含有残留物或污染物的瓶子和容器——会带来材料性能的可变性，这可能影响耐久性、刚度和打印一致性。结构部件的大规模3D打印仍然需要工业设备，这限制其立即在广泛建筑工地上的部署。对于非传统材料的认证和建筑规范符合性也存在障碍；塑料打印桁架必须满足承重结构的安全标准，才能被广泛采用。此外，在使生产成本与传统木材或混凝土框架保持竞争力的同时进行规模化生产，仍然是一个悬而未决的挑战。

最近的发展表明，回收塑料可以通过大规模3D打印用于生产建筑级部件。2022年，MIT HAUS和Azure Printed Homes就在开发由粉碎的PET及类似聚合物制成的模块化梁、地板桁架、墙板和其他组件，生产出符合地板和墙壁结构标准的轻质、可运输部件。

同样，瓦伦西亚理工大学的研究人员开发了类似乐高的模块化塑料梁，可与混凝土结合使用，在保持刚度的同时，其重量比传统的钢筋混凝土轻达80%。这些努力表明，在房屋建筑中，回收塑料可以为木材或混凝土提供轻质、耐用且模块化的替代方案。