苏黎世联邦理工学院的研究人员使用由可回收矿物泡沫制成的3D 打印模板元件来制造预制混凝土板，他们说这种混凝土板更轻、绝缘性更好，同时使用的材料减少了 70%。
该系统被称为FoamWork，在传统的矩形模具中填充 24 个不同形状和尺寸的矿物模板元件，然后在它们周围浇注混凝土并使其固化，从而在整个面板中形成空心单元。
由此产生的内部几何形状经过优化，以沿其主应力线加固板，创造必要的强度，同时大大减少生产它所需的混凝土量。
将 3D 打印的矿物泡沫模板手工放置在用于混凝土浇注的木材周边模板内
3D 打印的 FoamWork 元素布置在木材周边模具内
如果大规模采用，建筑师帕特里克·贝达夫认为，这将有助于减少建筑的碳足迹，尤其是水泥，水泥是世界上最大的二氧化碳单一排放者。
“建筑对二氧化碳排放的贡献很大，仅水泥生产就占全球排放量的 7%，”苏黎世联邦理工学院数字建筑技术(DBT)系研究员贝达夫说。
“使用 FoamWork，混凝土板中材料消耗的排放量将减少。较低的质量还会对整个承重结构的尺寸产生次要影响，并将减少建筑工地的运输和搬运工作。”
带有内部单元的带肋混凝土板——一些是空的，一些是由苏黎世联邦理工学院 3D 打印的 FoamWork 填充的
超高性能纤维增强混凝土浇注在模板元件周围
模板元件本身是由使用矿物泡沫的自主机械臂 3D 打印的，矿物泡沫传统上由发泡水泥制成，并且由于其高孔隙率而越来越多地用作建筑中的绝缘材料。
为了避免与水泥生产相关的排放，FoamWork 系统使用了由瑞士初创公司FenX开发的替代品，该替代品由燃煤发电站产生的废品制成，称为飞灰。
该公司声称，即使考虑到与燃煤相关的排放，这也有助于最大限度地减少泡沫的碳足迹。
带有空心单元的预制混凝土板的俯视图，半填充模板半空
模板可以留在原处或拆除、回收和重新打印
最终的 FoamWork 元素可以留在原处以改善预制混凝土板的绝缘性，也可以回收并重新打印以创建新模板。
考虑到增材制造过程中不会产生边角料，这意味着整个系统有可能实现零浪费。
“目前，定制模板几何形状生产起来非常浪费，或者根本不可行，”贝达夫告诉 Dezeen。
苏黎世联邦理工学院的机器人 3D 打印臂
该系统是使用自主机械臂 3D 打印的
“空心塑料模板可用于减少大型标准化板中的混凝土，对于较小的非标准化应用，用于混凝土的复杂模板是用木材手动建造的，或者用密集的塑料泡沫进行 CNC 切割，”他补充道。
“这两种方法都是劳动密集型的，并且会通过切屑和边角料浪费大量材料。”
苏黎世联邦理工学院的快速复杂混凝土 3D 打印
读：
苏黎世联邦理工学院结合 3D 打印和铸造制造更高效的混凝土结构
混凝土面板的内部几何形状针对其特殊形状进行了优化，这得益于建筑师 Pier Luigi Nervi 在 1940 年代开发的楼板，这些楼板沿其主应力线呈肋状。
但是内部单元的形状和配置可以定制，以创建从墙壁到整个屋顶的一系列混凝土建筑元素。
预制混凝土板内 3D 打印 FoamWork 的特写
FoamWork 通过其孔隙率提供额外的绝缘
为了解决其巨大的碳足迹，全球水泥和混凝土协会最近承诺到2050 年实现净零排放。
为了实现这一目标，该行业正在努力寻找熟料(水泥中碳含量最高的成分)的替代品，并利用碳捕获技术去除熟料生产过程中产生的排放。
目前它涉及在高温下燃烧碳酸钙，以将制造水泥所需的钙与释放到大气中的碳分离。
在可以大规模采用这些创新之前，建筑师最大限度地减少建筑材料和建筑的隐含碳足迹的最简单方法是更节约和有效地使用混凝土和钢材等高碳材料。
苏黎世联邦理工学院使用 3D 打印的 FoamWork 创建的带有空心单元的预制混凝土板的特写
该系统减少了生产板坯所需的混凝土量
根据剑桥大学工程学教授朱利安·奥尔伍德的说法，目前英国的大量建筑都被过度设计了。
“我们对钢材的利用做了很多研究，”他在 RIBA 最近的建筑环境峰会上说。“而且我们发现，英国大多数商业建筑的过度设计高达 50% 到 60%。”
“我们今天可以做的减少建筑排放的一切都是关于材料效率，使用更少的材料，因为这些材料已经体现了排放。”
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