建筑3D打印技术的发展（PPT39页)

建筑3D打印材料Building3DPrintingMaterials•建筑3D打印技术•建筑3D打印材料◈•建筑3D打印前瞻Main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•工业设计•汽车•航空航天•生物医学•电子•土木工程……建筑3D打印技术建筑3D打印技术建筑3D打印技术建筑3D打印技术建筑3D打印技术建筑3D打印技术建筑3D打印技术Building3DPrintingTechnology技术原理「」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。建筑3D打印技术Building3DPrintingTechnology「」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。工艺轮廓工艺轮廓工艺「」工艺无模成型节省材料施工工期短人工需量求少可打印复杂结构建筑3D打印材料Building3DPrintingMaterials材料催生技术技术催生材料Materials建筑3D打印材料Building3DPrintingMaterials凝结时间骨料粒径配合比外加剂建筑3D打印技术特性对材料的要求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•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；2.采用凝结与强度发展较快的水泥；（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•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；2.采用凝结与强度发展较快的水泥；（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:基于3D打印技术的特点，建立新的理论，开展新的研究。建立新的计算模型，以及硬化理论模型、服役寿命预测模型等。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:基于3D打印技术的特点，建立新的理论，开展新的研究。建立新的计算模型，以及硬化理论模型、服役寿命预测模型等。技术催生材料建筑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性•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•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。技术催生材料建筑3D打印技术特性对材料的要求材料促进技术地质聚合物水泥GeopolymersCement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。Geopolymersarechainsornetworksofmineralmoleculeslinkedwithco-valentbonds.材料促进技术波特兰水泥与地质聚合物水泥PortlandCementChemistryVS.GeopolymerChemistry矿物聚合材料水泥材料促进技术绝缘性高冻融循环耐受性高冻融循环耐受性触变性可调整的凝结时间热冲击耐受性耐火性流动性稳定的高强度盐碱、酸耐受性建筑3D打印前瞻Building3DPrintingPreview建筑3D打印前瞻Building3DPrintingPreview值得期待的未来更少的建筑垃圾更为广泛的原材料更少的劳动力投入更智能化的建筑过程更短的建设周期更多的结构可能性更低的建造成本使星际建筑成为可能建筑3D打印前瞻Building3DPrintingPreview值得期待的未来建筑3D打印前瞻Building3DPrintingPreview值得期待的未来建筑3D打印前瞻Building3DPrintingPreview值得期待的未来建筑3D打印前瞻Building3DPrintingPreview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.•CesarettiG,DiniE,KestelierXD,etal.BuildingcomponentsforanoutpostontheLunarsoilbymeansofanovel3Dprintingtechnology[J].ActaAstronautica,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.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.JosephDavidovitsGeopolymerInstitute02100Saint-Quentin,France,EnvironmentallyDrivenGeopolymerCementApplications.www.geopolymer.org•RENCA-geocement•Wikipedia:Geopolymer;