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(完整版)建筑3D打印技术的发展


尚需解决的问题
水泥材料的合适配方
配套软件的开发
打印精度不足
打印设备成本较高
无法适应大规模制造
结构耐久性问题
参考文献Reference
• 杨建江, 陈响. 3D打印建筑技术及应用趋势[J]. 施工技术, 2015, 44(10):84-88. • Cesaretti G, Dini E, Kestelier X D, et al. Building components for an outpost on the Lunar soil
2015. • 张大旺, 王栋民. 3D打印混凝土材料及混凝土建筑技术进展[J]. 硅酸盐通报, 2015, 34(6):1583-1588. • Prof. Dr. Joseph Davidovits Geopolymer Institute 02100 Saint-Quentin, France,
建筑3D打印材料 Building 3D Printing Materials
Main
• 建筑3D打印 技术 • 建筑3D打印 材料 ◈
• 建筑3D打印 前瞻
• 土木工程 • 生物医学 • 电子 • 工业设计 • 汽车 • 航空航天 ……
3D打印技术是什么?
• 利用“逐层”打印技术 • 在三维空间内 • 利用各类材料 • 打印三维实体产品 • 的技术

• 改良方法: 寻找合适的骨料粒径
技术催生材料
建筑3D打印技术特性对材料的要求
配合比
• 技术特性:无支撑 、逐层打印、轮廓工艺
• 材料特性需求: 除了满足施工形态需求外,还 要满足耐久性与强度的需求。
• 改良方法: 的


基于3D打印技术的特点,建立新 理论,开展新的研究。建立新的 算模型,以及硬化理论模型、服 寿命预测模型等。
稳定的高强度 盐碱、酸耐受性
建筑3D打印前瞻
Building 3D Printing Preview
建筑3D打印前瞻
Building 3D Printing Preview
值得期待的未来
✓ 更少的建筑垃圾 ✓ 更少的劳动力投入 ✓ 更短的建设周期 ✓ 更低的建造成本
✓ 更为广泛的原材料 ✓ 更智能化的建筑过程 ✓ 更多的结构可能性 ✓ 使星际建筑成为可能
Thanks
建筑3D打印技术特性对材料的要求
外加剂
• 技术特性:无支撑 、逐层打印、轮廓工艺
• 材料特性需求: 良好的出泵形态保持能力; 良好的体积稳定性; 较高的塑性粘度; 不具有流淌性却具有好的可塑

• 改良方法: 加入促凝剂、早强剂、复合体积稳定 剂(VS)、合成纤维等,改良胶凝
材 料形态与体积稳定性
技术催生材料
Environmentally Driven Geopolymer Cement Applications. • RENCA-geocement • Wikipedia: Geopolymer; https:///wiki/Geopolymer
骨料粒径
• 技术特性:喷嘴工艺施工
• 材料特性需求: 合适的骨料粒径大小 过大: 堵塞喷嘴; 过小: 水化速率过快,水化热过高
• 改良方法: 寻找合适的骨料粒径
技术催生材料
建筑3D打印技术特性对材料的要求
• 技术特性:喷嘴工艺施工
• 材料特性需求: 合适的骨料粒径大小 过大: 堵塞喷嘴; 过小: 水化速率过快,水化热过
技术催生材料
建筑3D打印技术特性对材料的要求
• 技术特性:无支撑 、逐层打印、轮廓工艺
• 材料特性需求: 除了满足施工形态需求外,还 要满足耐久性与强度的需求。
• 改良方法: 计 役
基于3D打印技术的特点,建立新的 理论,开展新的研究。建立新的
算模型,以及硬化理论模型、服
寿命预测模型等。
技术催生材料
3D
建 筑 打 印 技 术
3D
建 筑 打 印 技 术
3D
建 筑 打 印 技 术
建筑3打印技术
建筑3D打印技术
Building 3D Printing Technology
建筑3D打印技术
Building 3D Printing Technology
技术原理
建筑3D打印前瞻
Building 3D Printing Preview
值得期待的未来
建筑3D打印前瞻
Building 3D Printing Preview
值得期待的未来
建筑3D打印前瞻
Building 3D Printing Preview
值得期待的未来
建筑3D打印前瞻
Building 3D Printing Preview
建筑3D打印技术特性对材料的要求
• 不具有流淌性却具有好的可塑性 • 同时应有较快的凝结时间和较高的早期强度。
材料促进技术
地质聚合物水泥 Geopolymers Cement
材料促进技术
地质聚合物是由共价键相连的矿物分子所组成的链或网络。 Geopolymers are chains or networks of mineral molecules linked with
co-valent bonds.
材料促进技术
波特兰水泥与地质聚合物水泥 Portland Cement Chemistry VS. Geopolymer Chemistry
材料促进技术
矿物聚合材料水泥
绝缘性 高冻融循环耐受性 触变性 可调整的凝结时间 高冻融循环耐受性
热冲击耐受性 耐火性 流动性
by means of a novel 3D printing technology[J]. Acta Astronautica, 2014, 93(1):430-450. • 范诗建, 杜骁, 陈兵. 磷酸盐水泥在3D打印技术中的应用研究[J]. 新型建筑材料, 2015, 42(1):1-4. • 蔺喜强, 张涛, 霍亮,等. 水泥基建筑3D打印材料的关键技术及应用研究[C]// 全国特种混凝土技术.
技术催生材料
建筑3D打印技术特性对材料的要求
• 技术特性:无支撑 、逐层打印、轮廓工艺
• 材料特性需求:相对较快的凝结时间; 相对较快的强度发展。
• 改良方法: 1. 改变水泥矿物组成、熟料细度等;
泥;
2. 采用凝结与强度发展较快的水
(采用硫铝酸盐水泥、铝酸盐性 硅酸盐水泥)
技术催生材料
建筑3D打印技术特性对材料的要求
工艺

轮廓工艺



























建筑3D打印材料
Building 3D Printing Materials
建筑3D打印材料
Building 3D Printing Materials
材料 催生 技术
Materials
技术 催生 材料
技术催生材料
建筑3D打印技术特性对材料的要求
凝结时间
骨料粒径
配合比
外加剂
技术催生材料
建筑3D打印技术特性对材料的要求
凝结时间
• 技术特性:无支撑 、逐层打印、轮廓工艺
• 材料特性需求:相对较快的凝结时间; 相对较快的强度发展。
• 改良方法: 1. 改变水泥矿物组成、熟料细度等;
泥;
2. 采用凝结与强度发展较快的水
(采用硫铝酸盐水泥、铝酸盐性 硅酸盐水泥)
「 将混凝土构件利用计算机进行 3D 建
模和分割生产三维信息,然后将配制好的
混凝土拌合物通过挤出装置,按照设定好
的程序,通过机械控制,由喷嘴挤出进行
打印,最后得到混凝土构件。

工艺
轮廓工艺
「 轮廓工艺是一项混合技术,主 要包括外部轮廓和内部轮廓两部分, 通过挤压成型形成外部轮廓,再通 」 过挤压浇筑或注入来填充内部。
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