背景

　　目前處理這個世界上的垃圾比以往任何時候都更重要。例如，在石灰石采石行業，已被認定有價值的垃圾大約占80%到90%。為了持續處理這大量寶貴的石灰石垃圾，Jack Biltcliffe與ASTUDIO及波特蘭雕塑和采石信托機構共同合作開發出了Novi。這是一種新的3D打印裝置，被用于地面上的石灰漿擠壓工作。這個項目目前已經成為倫敦布魯內爾大學（Brunel University London）本科學位項目的一個重要部分。

　　開采石灰石——一種低效工藝

　　建筑業是石灰石開采的主要市場，目前該行業為石灰石提出了更高的質量標準和要求。采石和砌筑階段效率低下引發浪費，在很大程度上由于石灰巖是包含許多斷層的天然材料。對于采石場來說繞開那些缺陷是不合算的，因此需要提取有缺陷的石頭，而這往往會導致浪費。整個采石過程以一個極快的速度產生廢物，因此需要很大區域存儲和處理廢物。當累積了足夠大的數量后，這些廢棄的石頭就可以被送進粉碎機里轉換成集料。

　　與波特蘭島合作

　　波特蘭島周圍已建成石灰石采石產業。波特蘭石是一種受歡迎的石灰石，一些著名的建筑，如圣保羅大教堂（位于英國倫敦）就是使用它作為建筑材料的。通過在波特蘭島接觸某些機構如波特蘭雕塑和采石信托機構（PSQT），這個項目已經能夠與采石場合作并參與島上令人激動的再生項目。這個項目的目的是通過對采石過程中產生的廢料進行再利用，并將其3D打印成雕塑作品，來為波特蘭島上的資源再生提供幫助。

　　石灰膏擠出工藝開發

　　通過一系列的迭代實驗，一個石灰膏擠出工藝被開發出來，它是倫敦布魯內爾大學本科學位重點項目的一部分。起初開發人員觀察到在石塊切割過程中細粒度的石灰石可以與冷卻液混合，形成石灰石漿液。漿液之后被干燥，然后完全硬化結合在一起。這種干燥漿液的方法可以被用于糊膏擠出，甚至可用于最終的3D打印。

　　材料的開發

　　純石灰巖3D打印的試驗面臨許多挑戰。例如，打印的對象一旦與水接觸就會再次瓦解成泥漿。結構試驗還表明，純石灰巖部件的張力極弱。通過添加其他化合物來優化該材料的開發工作一直在持續，目前已經有積極的結果。

　　3D打印機的開發

　　3D打印石灰石物體的第一次物理實驗涉及到一臺Mendel90桌面3D打印機，該機器使用10ml注射器作為一種控制糊膏擠出的方式。經過優化注射器裝置并設法成功地用石灰石打印，開發人員很快就發現由于干燥時間比較長，如何安全獲得打印對象是一個問題。小尺寸的試驗對象必須干燥超過12個小時后才能被處理或從建造板上移除。這意味著由于打印品需要干燥，3D打印機不能長時間使用。為了減少打印機上的等待時間，需要進一步研究該機器的三軸運動機制。為此研究人員們選擇了類似SCARA機器人的機械控制方式。SCARA機器人通常被用作流水線上的搬運機器人，它雙臂可以通過協作定位XY位置。開發人員在此基礎上開發出了一種被稱為Novi的定制CARA機器臂。與傳統的3D打印機不同的是，它并沒有被限制在一個固定的構建板上，而是任何平面都可以成為一個構建板，之后打印機可以移動到一個新的構建板上。

　　大型擠出機

　　一個更大版本的糊膏擠壓機緊接著Novi被開發出來，使其可以進行更大尺寸的打印。新的擠出系統是建立在以前的系統上的，一個200ml容量注射器被安裝在機械臂末端。選用注射器的好處是易于使用、價格便宜，而且便于控制。

　　應用

　　這個項目有希望通過使用廢料進行3D打印雕塑創作來幫助波特蘭島的資源再利用工程。目前開發人員正在進行進一步研究，以實現更雄心勃勃的設計，并探討其他可能影響建筑行業的實際應用。