海底沉積物變建材！康乃爾大學團隊開發「海底 3D 列印」新工法

康乃爾大學研究團隊開發一種在海底 3D 列印結構的方法，透過在水下 3D 列印混凝土，有望徹底改變現場海上施工以及連接各大洲的關鍵基礎設施的維修方式。

目前該團隊已經克服材料沖刷、能見度低以及使用海底沉積物做為主要材料等多種挑戰。

事實上，傳統的水下建造與維修方式速度慢、成本高，還可能破壞生態系統，而使用機器人操作的 3D 列印系統，搭配特製的防沖刷混凝土配方（主要使用海底沉積物）幫助水下建設技術獲得突破。

這個跨領域團隊由土木與環境工程助理教授 Sriramya Nair 領導，該團隊原本已使用一台 6,000 磅的工業機器人，在陸地上進行大規模混凝土 3D 列印。

外媒 Tom’s Hardware 報導，該團隊首先注意到美國防部高等研究計畫署（DARPA）徵求在海面下幾碼深度使用的 3D 混凝土施工技術提案。Nair 回憶道，「我們心想『好吧就試試，至少能了解有哪些挑戰』」，結果他們獲得了 140 萬美元的專案補助，且初步的海底測試成果令人期待。

水下 3D 列印混凝土的主要挑戰之一是沖刷（washout），使得水泥被沖走的水量超過自身或預定位置的黏附能力。康乃爾大學團隊透過實驗優化材料黏度與泵送性能之間的平衡，成功克服這個障礙。

DARPA 也提出挑戰，希望混凝土混合物中能以海底沉積物為主要成分。這項要求是出於後勤考量，希望重新利用水下區域現有材料，來降低對環境的衝擊。

同時，研究團隊還開發了新的感測系統，以便在低能見度環境下精準監控與調整水下 3D 列印過程。

康乃爾團隊認為已達成專案目標，意味傳統的水下施工方式如速度慢、成本高、破壞生態等，都將成為過去式。

不過，這還沒成為水下建設的最終解決方案，康乃爾團隊將在今年 3 月的 DARPA 「bake-off」活動中展示其海床 3D 列印施工技術，與其他五支隊伍競賽，挑戰在水下列印符合規格的拱形結構。

• Underwater 3D printing could transform maritime construction
• Cornell research shows that underwater 3D printing can be used to build or repair ocean structures in place — DARPA-funded project aims to make underwater construction faster, cheaper, and safer

（首圖來源：康乃爾大學）