نجح فريق من قسم الهندسة المدنية والبناء والبيئية جيرالد مي (Gerald May Department of Civil, Construction, and Environmental Engineering) في جامعة نيو مكسيكو، من خلال طابعة خرسانة ثلاثية الأبعاد وتطوير مواد دقيقة، في تصميم مادة خرسانية قابلة للانحناء، وحصلت على براءة اختراع رسمية. تهدف هذه المادة إلى حل مشكلة هشاشة الخرسانة التقليدية التي تؤدي إلى التشقق والصيانة المتكررة، وتناسب بناء وإصلاح البنية التحتية مثل المباني والجسور والأرصفة. من خلال تعديل محتوى الألياف وتوازن اللزوجة، طور الفريق أربع تركيبات مختلطة، مما رفع قدرة الإجهاد بنسبة 11.9%، وقلل بشكل كبير من الاعتماد على تعزيز الفولاذ الخارجي.

تعتمد البناء التقليدي على عمليات يدوية بآلات ثقيلة لبناء الهياكل، مما ينطوي على مخاطر وتكاليف عالية. أشارت الأستاذة المساعدة في قسم جيرالد مي، Maryam Hojjati، إلى أن الخرسانة قوية في مقاومة الضغط لكنها ضعيفة في مقاومة الشد، مما يجعلها عرضة للكسر تحت الكوارث الطبيعية أو الضغوط الجانبية، ويتطلب صيانة دورية للبنية التحتية. تتيح تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد للخرسانة تراكم المواد طبقة بعد طبقة دون قوالب، لكنها كانت محدودة سابقًا بسبب عدم توافق التعزيز بالفولاذ مع عملية الطباعة. طوّر مساعد الدراسات العليا Muhammad Saeed Zafar مادة أسمنتية فائقة الليونة ذاتية التعزيز، من خلال تحسين نسبة الألياف، مما يسمح للمادة بدعم وزنها الذاتي وتمريرها بسلاسة عبر فوهة الطباعة، محلاً هذا التحدي التقني.

في مرحلة الاختبار، أجرى الفريق خلطًا دقيقًا وقياسًا وطباعة للخليط، وتحقق من قوة الانحناء والشد المباشر. توفر براءة الاختراع أربع تركيبات، تجمع بين الألياف والمصفوفة (مثل polyvinyl alcohol، fly ash، silica fume، وألياف ultra-high molecular weight polyethylene)، محققة توازنًا بين الأداء والقابلية للطباعة. أكدت Hojjati أن التطبيق واسع النطاق لهذه المادة يمكن أن يقلل من الحاجة إلى التعزيز الخارجي، ويعزز درجة أتمتة البناء. كما أن تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد للخرسانة لها إمكانيات في مجال البناء الفضائي، حيث تستكشف وكالات مثل NASA استخدامها في بناء قواعد على القمر أو المريخ.