混凝土3D打印技术,到底是什么?

 > 发布于2021-08-18 阅读 13.2k
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材料概要

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1、工艺技术

混凝土3D打印是通过利用计算机分层建模并发出程序指令,工业机器人受控逐层重复铺设材料从而构建出自由形式的建筑结构


2、工艺原理

将建筑的图形设计模型转化成三维的打印路径,利用打印系统将凝结时间短、强度发展快的混凝土精确分层布料,逐层叠加累积成型,实现免模板施工。

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混凝土打印工艺特点

1、智能化

采用建筑构件及建筑的设计数字化模型技术,实现高精度连续分层布料。

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2、免模板

采用触变性好、凝结时间可控和强度发展快的混凝土,实现无模板布料逐层堆叠成型。

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3、施工工期短,施工过程无污染

当前3D打印机可在24h内完成10栋200㎡的单层建筑。在建筑过程中,低扬尘、低噪声、低污染,并且还减少运输成本,使得建筑能耗大大降低。


4、可打印结构复杂的节点

3D打印能够生产出高度数字化的具有复杂三维内部构造的构件。

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5、材料成本低

与传统的建筑相比,3D打印建筑一次成型,避免了返工和因尺寸差别而导致的材料切割所造成的浪费,节约了大量材料成本和人工成本。

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建筑3D打印机的系统构成

1、混凝土3D打印系统 

混凝土输料系统、混凝土布料系统、打印路径控制系统组成,3个系统在计算机控制下协同工作,实现施工过程的智能化。


2、建筑3D打印机结构 

a、建筑3D打印机

能使布料打印头按打印路径在3维空间移动的设备及控制系统。


该设备的典型形式包括:笛卡尔直角坐标结构形式、极坐标布料机结构形式和关节式机械手臂结构形式


b、布料打印头

混凝土3D打印布料头一般采用螺杆挤出的形式,具有挤出均匀,无脉冲的特点,能够实现墙体打印的平整性。


c、控制软件

建筑3D打印控制软件主要实现输料智能控制、布料智能控制和打印路径控制


有别于树脂类小型3D打印机控制软件,其涉及机械设备、自动化控制、软件开发等多个专业技术领域。

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混凝土打印施工工艺和材料

1、施工工艺

主要分为5个步骤:混凝土配合比设计→混凝土制备→混凝土输送→布料打印成型→成品养护。

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2、混凝土打印的“油墨”

在3D打印建筑中,干混砂浆将广泛地作为打印机的 “墨水”。


3D打印建筑干混砂浆对于材料的要求同打印混凝土的要求相类似,都要求其具有良好的可塑性等性能,其性能要求:


混凝土打印的应用

混凝土3D打印目前主要用以3个建筑领域。

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1、土木工程和建筑

例如迪拜的一个项目,其中涉及高大的路柱,带有历经精心设计的楼梯以及马德里的人行天桥,是采用3D打印设计的八段式安装,然后将其作为预制件安装起来



2、城市空间

如人造珊瑚礁、花槽和迪拜抛光表面的长凳、公交车站,这些都可以依赖3D打印制造出“自由形状”


3、历史和文化遗产保护

比如我国的3D打印石窟。


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应用案例

1、迪拜政府大楼 

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2、德国第一座3D打印的住宅建筑

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3、3D打印“未来办公室”

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#材料&工艺#加工流程

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