研究人员利用3D打印技术开发了一座名为BioHome3D的原型住宅。
该住宅采用木材废料与生物树脂混合打印而成，形成一种100%生物基、可回收且能够经受风雨侵蚀的材料。
该住宅背后的公司已筹集8000万美元，用于建设一座研究工厂，以探索如何扩大生产规模，并表示该工厂应于2023年底投入运营。
当地有超过一百万吨锯末无处可去。在缅因州，约90%的州土地为森林覆盖，锯木厂是该州的主要产业之一。其副产品锯末通常供应该州另一主要产业——纸浆和造纸厂。
但该州近年来多家规模最大的纸浆和造纸厂已关停，导致锯木厂每年产生的超过一百万吨边角料、木屑和锯末失去了买家。
缅因大学先进结构与复合材料中心的材料科学家先进结构与复合材料中心察觉到了机遇。作为将聚合物与新兴生物材料相结合的专家，他们发现大量闲置的木材废料，犹如一堆可用于建造的新材料。
该中心近期受命寻找解决该州经济适用房短缺问题的方案，而这一短缺因疫情相关的供应链问题和劳动力短缺而加剧。3D打印似乎是一种潜在的解决方案。加之木材废料供应充足，大学研究人员开始思考锯末能否成为一种新型建筑构件。
经过数年研发，该大学的研究人员近期推出了BioHome3D，这是一座占地600平方英尺的原型住宅，采用100%生物基可回收材料进行3D打印。研究人员将木材废料与生物树脂混合，形成基础材料，供一台超大型3D打印机使用。该打印机逐层打印出整座住宅，包括地板、墙体和屋顶。其隔热层和地砖则采用其他木基材料。该住宅分四个模块打印，随后运至大学附近奥罗诺镇的一处场地，并在约一天内完成组装。
先进结构与复合材料中心执行主任哈比卜·达格尔表示，以木纤维为原料进行3D打印是一种可持续的建房方式，与目前大多数进入市场的3D打印住宅相比，它代表了一种更为全面的方案。这些住宅大多采用某种形式的高碳排混凝土。“他们不只是打印墙体，还打印地基、屋顶、天花板和地板，”他说，“这很好，但并未解决劳动力问题。”
而在缅因州这样的寒冷北方气候中，在现场使用混凝土或其他地质材料进行3D打印住宅，在一年中的很大一段时间内都难以实施。达格尔表示，他的中心所研发的木材与树脂复合材料能够经受风雨侵蚀，且其生产可在工厂完成，而无需在建筑工地进行。
BioHome3D是一个全尺寸的概念验证项目。达格尔表示，该住宅已按照普通住宅的标准建成并完成家具布置，旨在作为这一新型生产方法的示范，同时也是一项实验。“我们已在实验室中进行了能想到的所有测试。我们多年来对这种材料进行了冻融循环、温度循环和强度等方面的严苛测试。我们知道它有效。但没有什么能比得上让它经受一个真正的缅因州冬天的考验，”达格尔说。
缅因州的冬季已经来临，达格尔的团队正借此在户外监测该住宅的性能。住宅内安装了多种传感器，将在未来数月内收集数据，帮助研究人员更好地了解材料在不同条件下的反应，并为可能需要对施工工艺做出的调整提供依据。本冬收集的数据将用于评估结构与热性能，以及住宅的气密性和室内空气质量。他们已用石膏板和室内涂料等常见建筑材料完成了部分室内装修，同时保留其他部分未加装修，以观察是否会出现表面或美观方面的问题。缅因州该地区的冬季气温常降至华氏零度以下，因此该住宅将面临大量的严寒和积雪考验。
其他试验住宅也将陆续建成。达格尔表示，先进结构与复合材料中心已筹集8000万美元，用于建设一座新的研究工厂，以探索如何扩大生产规模，并让3D打印设备每小时最多可挤出500磅材料。达格尔表示，该工厂应于2023年底投入运营。
“我们的目标是每48小时生产一座住宅，”他说。
