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解析3D打印建筑技术和干混砂浆行业能源检测
时间:2018-08-26 08:00 作者:佚名 点击:

通过近30年的3D打印发展,使得许多传统加工工艺不能够或耗费巨大的实物设计能够有效制造出来,特别是许多创新的仿生(bionic)设计可以通过3D打印实现精密制造。以无机胶凝材为主的建筑材料如混凝土干混砂浆等最初是和水混合为可塑性状态,然后通过水合反应硬化,形成不同的坚固耐用建筑实体。这种材料自身的特性(从微观到宏观结晶生长)使得它们成为理想的增材制造材料(3D打印材料),也就是说,不像塑料,金属等3D打印,就目前技术水准可以达到80-90%传统制造(压力注模和冶金粉末烧结)的力学性能;3D打印的建筑材料本身的强度不会因为打印过程受影响,所以,在大尺度的建筑领域出现了众多打印作品不为奇怪,这是人类的自然进化。但是,3D打印覆盖领域宽广,从纳米级打印到几百米的摩天大厦打印,需要结合行业要求和对3D打印技术自身的理解进行实践。

解析3D打印建筑技术和干混砂浆行业能源检测

根据行业特性首先是对这个打印技术体系包括工艺,材料,设备,建筑设计,检验等进行全面的比较分析和总结,形成一个可以实际运作的规范要求和标准。同时,确定3D打印建筑的未来研发领域和方向,特别是在增材打印材料方面,作为国内新起之秀的”干混砂浆”在未来市场的发展之道上将接受严峻考验和挑战,如何做到真正意义上的节能环保,稳定的高质量的绿色建筑。

3D打印建筑将促使干混砂浆体系内在的概念进化,并将越来越多会起到”硬功夫”的作用。3D打印建筑技术的出现,是目前建筑技术的补充,它给材料,建筑设计,城市规划等带来创新机遇,让人们在设计时能够突破常规,解放思想,实现建筑,艺术,功能和环境的大融合。

为便于统一概念和理解3D打印建筑, 本文就广义的增材制造和减材制造技术作一简单介绍。 通过目前3D打印建筑的实际应用分析其特点, 工艺, 材料以及打印装备技术来阐述其在整个建筑系统工程中的应用。 并结合近几年德国杰斯公司(JCI)和亨维(H+V)公司联合研发项目”微观构造材料和装备技术(micro-structuring materials and processing technology)”部分成果, 分析干混砂浆材料将面临选择和预测发展趋势。

1.总述

随着经济的发展,技术的创新,3D打印技术逐渐深入到汽车工业, 机械制造, 生物医疗、食品、教育、建筑设计, 航天航空等很多工业领域。在建筑建设这个古老领域已经出现3D打印的实际应用案例。未来的外星球移居建筑解决方案可能是3D打印技术, 并且是就地取材。 国内3D打印技术发展逐步从工业级应用到民用级上,正逐渐步入商业化。业界预测到2035年大型的集中的汽车制造业将结束, 取而代之的是分散的3D打印装配中心。 科技部将3D打印技术纳入国家计划,政府决策层开始从战略高度重视这项技术。

3D打印技术使得许多传统加工工艺不能够或耗费巨大的实物设计能够有效制造出来, 特别是许多创新的仿生(bionic)设计可以通过3D打印实现精密制造。 以无机胶凝材为主的建筑材料如混凝土干混砂浆等最初是和水混合为可塑性状态, 然后通过水合反应硬化, 形成不同的坚固耐用建筑实体。 这种材料自身的特性(从微观到宏观结晶生长)使得它们成为理想的增材制造材料(3D打印材料), 也就是说, 不像塑料, 金属等3D打印, 就目前技术水准可以达到80-90%传统制造(压力注模和冶金粉末烧结)的力学性能;

3D打印的建筑材料本身的强度不会因为打印过程受影响。 所以, 在大尺度的建筑领域出现了众多打印作品不为奇怪, 这是人类的自然进化(Evolution)。 但是, 3D打印覆盖领域宽广从纳米级打印到几百米的摩天大厦打印, 如果像打印汽车零部件那样打印, 恐怕一年365天每天24小时打印一幢10x10x6米的小楼则需要100多年时间。

解析3D打印建筑技术和干混砂浆行业能源检测

所以, 我们需要结合建筑行业的要求, 并基于目前3D打印技术状况理性的进行创新实践。 根据行业特性首先是对这个打印技术体系包括工艺, 材料, 设备, 建筑设计,**猜你喜欢智慧社区建设**, 检验等进行全面的比较分析和总结, 形成一个可以实际运作的规范要求和标准, 协同发展。 同时, 确定3D打印建筑的未来研发领域和方向, 特别是在增材打印材料方面, 作为国内新起之秀的”干混砂浆”在未来市场的发展之道上将接受严峻考验和挑战, 如何做到真正意义上的节能环保, 稳定的高质量的绿色建筑。3D打印建筑将促使干混砂浆体系内在的概念进化, 并将越来越多会起到”硬功夫”的作用。

3D打印建筑技术的出现,给材料, 建筑设计, 城市规划等带来创新机遇, 让人们在设计时能够突破常规,解放思想,实现建筑, 艺术, 功能和环境的大融合。同时, 迅速发展的3D打印业将会导致建设成本降低,这意味着“不久的将来”整体现场打印的给类建筑包括个性化房屋将在经济方面具有很大竞争力。

2.什么是3D打印建筑技术

3D打印的概念是上个世纪80年代。美国的一个模具工程师发明的, 概念的雏形是像喷墨打印机那样, 根据物体的图像(三维模型数据)分层打印出来, 这里的墨水是实际物体设计材料(如金属, 塑料等等), 也即是说, 一层一层以材料叠加的方式制成实物。到90年代初期美国麻省理工学院的科研专家发明了一种以粉末为基础的, 名为三维打印的技术; 同时, 陆续研发出如立体光固成型(SLA)、选择性激光烧结(SLS)和熔丝沉积造型(FDM)等工艺技术, 90年年代末期3D打印机器开始工业化生产应用。 2000年之后,3D打印机器迅速发展,特别是在机械制造业快速成型对于自由曲面形状得到实际应用。

a) 3D打印的基础工艺知识

传统机械制造业中我们通常将加工分为两种方式: 模具成型和切削加工, 现在采用减材制造和增材制造(AM=additive manufacturing和SM=subtractive manufacturing)的术语。 广义上理解, 注模或压膜制造应该属于增材加工。下图显示两种思路的关系:增材工艺 减材工艺

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从本质上讲,增材制造和数控机床CNC或其它计算机辅助制造(CAM)技术并没有什么不同。数控机床CNC是根据程序,利用切削工具将整块原材料“减小”为零部件的过程,而增材制造则是将构造整块原材料的微小单元(粉末或颗粒)通过融化, 烧结或粘接一层一层地累积叠加“增加”。它和传统的减材制造互补可以打造出任意形状。

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