设计. 打印. 构建.

U of I Team Aims to Revolutionize Affordable Housing With 3D-打印ed Wood Waste

本文由 Alexiss Turner, 09年, 艾丽莎·科萨克11岁，16岁
照片 梅丽莎·哈特利, 里约热内卢施皮尔, 大学传播与市场营销

Affordable housing is not a luxury, it’s a basic need.  

365滚球官网正在开发一种技术，通过使用爱达荷州的木材废料来制造市场上最可持续的建筑材料之一，使全国范围内的住房价格更低. 他们将木屑和其他木材副产品与生物基胶水结合起来，为3d打印建筑物和可堆叠砖块创造了一种介质.

“We’re trying to change the way houses are built in the United States,” said 迈克尔·莫恩，副教授 机械工程. “太贵了, 时间太长了, we think we can do it with a lot less money, 建筑工人的劳动和伤害.”

需求增加, 不断上涨的建筑成本, a global p和emic 和 long-term supply chain disruptions led to some of the 房价涨幅最大 in recent history, with Idaho 和 Washington experiencing some of the highest jumps.  

跨学科项目, 称为PrinTimber, is expected to positively impact Idaho’s fast-growing construction industry. 的 工程学院, 自然资源 和 艺术与建筑 are partnering with Auburn University on the project. 

从木屑到庇护所

“的re’s always an accepted way of doing things,” said 兰德尔·蒂尔他是哈佛大学的教授和校长 我的建筑学专业. “我们的教师和学生正试图以不同的方式看待事物，寻找做事的新方法, to question them 和 to use our current discoveries for the greatest good possible.”

来自艺术、建筑和自然资源学院的教师们集思广益，提出了一个减少国家负担得起的住房问题并促进可持续工业实践的想法. 的y wanted to 3D print a house using natural materials, 特别是锯末和木材废料, which are readily available in Idaho from mills 和 wood processing plants. 在全国范围内,你.S. 木材制造产生 8400万吨 锯木厂的灰尘和废料.   

“Only about 40% of a tree is converted into lumber,” Maughan said. “这意味着有很多废物要么留在森林里，要么被用于低价值产品.”  

该团队请来了伊利诺伊大学的工程师和可再生材料专家，开发了一种基于废弃木纤维的建筑材料. 他们还需要制作一个3D打印机原型和一种叫做树脂的胶水，把木纤维粘在一起. 

罗伯特·卡恩, 机械工程博士研究生, 还有团队里的其他学生, 是否正在开发和测试一台3D打印机，该打印机能够用木屑和树脂为房屋生产结构墙，作为工业用途的原型. 目标是创建一个大规模的, 移动打印机能够打印建筑元素的一个家，几乎没有人的互动在建筑工地.  

“Before pursuing my graduate degree, I worked in residential construction. 这很危险，你的工作时间很长，而且建造一个房子非常昂贵，”卡恩说. “这对我来说是最重要的事情:成为旧方式的一部分，使用可再生资源开辟道路.”  

使用磨粒材料(如锯末)进行3D打印与使用业余3D打印中典型的光滑塑料细丝非常不同. 工程团队正在改进定制打印机设计和连续分层方法，以便使用专用树脂将打印材料的层粘合在一起.  

的 team wants to create a plant-based resin to bond the wood fibers together. 如果他们成功了, the new construction material will be completely bio-based, as wood is already a renewable natural resource.

一旦物质固化, 它需要强大, 耐热和绝缘——与任何建筑材料相同的质量指标. 另一个挑战是确保未固化的木材和树脂混合物可以很容易地通过3D打印机.  

“一切都是一种权衡，”他说 阿曼德麦当劳，香港大学教授 可再生材料化学. “我们对木材与树脂的比例以及树脂本身的化学或有机分解所做的任何改变都会影响材料在打印机中的运行方式, 这种材料固化的速度有多快, how strong the material is 和 how much it can withst和 environmental factors.” 

麦克唐纳正在与奥本大学的合作伙伴一起分析不同的植物基树脂和合成树脂对压力的反应, heat 和 other elements to identify the best binding agents.

与最近使用混凝土的3D打印建筑企业相比，该团队的生物基木材和树脂将更加节能. Concrete requires a large amount of heat to create a dry powder ready for mixing, which releases carbon dioxide into the atmosphere. 的 PrinTimber material doesn’t require this energy.  

“No one else is using novel composites in the way we are,” McDonald said. “Our research team is incredible, we’re nimble, we interact, we get things done.”  

木材技术 

3D printing the wood 和 resin mixture takes several hours, 所以PrinTimber团队的研究生们开始思考不用打印机就能测试材料的方法.

他们设计了一种可堆叠的砖, 被称为技术, formed with the same material used in the 3D printing process. Compressed into a brick shape 和 allowed to cure, this material is showing promise as a second construction method.  

“通过PrinTimber项目, we’re really hoping to address the needs at every level 和 make a meaningful impact,蒂尔说。. “的 TechnoLog will hopefully provide an easy-to-use, low-tech product that allows for an easy entry point for use within the construction industry.”  

Architecture master’s students Mallory Bermensolo, Jim Severt和Tavia Dahl于2023年秋季在博伊西州立大学企业家周的黑客住宅建设竞赛中获得了tech产品的第一名. 的 team earned $9,000 in the statewide contest. 

博伊西大学的教师和研究生正在研究这种产品，并探索它如何填补建筑行业的空白.

“Our research here in 博伊西 is focused on state-of-the-art review, 通过诸如Hacking for Homebuilding和国际会议等活动，测试并向更多的观众展示PrinTimber,达尔说. “Through engagement with the local 和 international community, we create a feedback loop. This allows us to design 和 create something as a team that can fill gaps in the industry.”  

Bermensolo知道这个反馈循环对项目有多重要，并采访了行业专家, building code specialists 和 local builders to underst和 how the product fits market needs.  

“从行业专家那里获得实时反馈可以让我们根据需要调整战略，这样我们就不会浪费时间,伯门索洛说. “另外, 倾听别人在做什么以及市场需求是什么，使我们能够在我们提供的解决方案中具有创造性.” 

Dahl values the team’s commitment to sustainability, resiliency 和 the emphasis on waste as a valuable resource.   

达尔说:“有机会参与这样一个创新项目真的很令人兴奋. 其他人则处理木材废料, but PrinTimber is dedicated to creating a product that is 100% biobased, circular 和 cost effective — 和 I get to contribute to that.” 

今年春天, 该团队计划在莫斯科Lupine Flats社区使用技术建造一个小棚屋，该社区是莫斯科经济适用住房信托基金拥有的土地上的一个规划社区. Future plans include building an entire small house with the product. 的 TechnoLog would become an additional pathway for sustainable homebuilding, adding to the multimillion-dollar research already conducted under the PrinTimber project.