建筑3D打印技術的發(fā)展

1、建筑3D打印材料,Building 3D Printing Materials,建筑3D打印 技術,建筑3D打印 材料 ,建筑3D打印 前瞻,Main,3D打印技術是什么？,利用“逐層”打印技術 在三維空間內 利用各類材料 打印三維實體產(chǎn)品 的技術,工業(yè)設計,汽車,航空航天,生物醫(yī)學,電子,土木工程,建筑3D打印技術,建筑3D打印技術,建筑3D打印技術,建筑3D打印技術,建筑3D打印技術,建筑3D打印技術,建筑3D打印技術,Building 3D Printing Technology,技術原理,將混凝土構件利用計算機進行 3D 建模和分割生產(chǎn)三維信息，然后將配制好的混凝土拌合物通過擠出裝置，

2、按照設定好的程序，通過機械控制，由噴嘴擠出進行打印，最后得到混凝土構件。,建筑3D打印技術,Building 3D Printing Technology,輪廓工藝是一項混合技術，主要包括外部輪廓和內部輪廓兩部分，通過擠壓成型形成外部輪廓，再通過擠壓澆筑或注入來填充內部。,工藝,輪廓工藝,輪廓工藝,工藝,無 模 成 型,節(jié) 省 材 料,施 工 工 期 短,人 工 需 量 求 少,可 打 印 復 雜 結 構,建筑3D打印材料,Building 3D Printing Materials,材 料 催 生 技 術,技 術 催 生 材 料,Materials,凝結時間,骨料粒徑,配合比,外加劑,建筑3

3、D打印技術特性對材料的要求,技術催生材料,技術催生材料,建筑3D打印技術特性對材料的要求,凝結時間,技術特性：無支撐 、逐層打印、輪廓工藝 材料特性需求：相對較快的凝結時間； 相對較快的強度發(fā)展。 改良方法: 1. 改變水泥礦物組成、熟料細度等； 2. 采用凝結與強度發(fā)展較快的水泥； （采用硫鋁酸鹽水泥、鋁酸鹽性 硅酸鹽水泥）,技術催生材料,建筑3D打印技術特性對材料的要求,技術特性：無支撐 、逐層打印、輪廓工藝 材料特性需求：相對較快的凝結時間； 相對較快的強度發(fā)展。 改良方法: 1. 改變水泥礦物組成、熟料細度等； 2. 采用凝結與強度發(fā)展較快的水泥； （采用硫鋁酸鹽水泥、鋁酸鹽性 硅酸鹽

4、水泥）,技術催生材料,建筑3D打印技術特性對材料的要求,骨料粒徑,技術特性：噴嘴工藝施工 材料特性需求: 合適的骨料粒徑大小 過大: 堵塞噴嘴； 過小: 水化速率過快，水化熱過高 改良方法: 尋找合適的骨料粒徑,技術催生材料,建筑3D打印技術特性對材料的要求,技術特性：噴嘴工藝施工 材料特性需求: 合適的骨料粒徑大小 過大: 堵塞噴嘴； 過小: 水化速率過快，水化熱過高 改良方法: 尋找合適的骨料粒徑,技術催生材料,建筑3D打印技術特性對材料的要求,配合比,技術特性：無支撐 、逐層打印、輪廓工藝 材料特性需求: 除了滿足施工形態(tài)需求外，還 要滿足耐久性與強度的需求。 改良方法: 基于3D打印技

5、術的特點，建立新的 理論，開展新的研究。建立新的計 算模型，以及硬化理論模型、服役 壽命預測模型等。,技術催生材料,建筑3D打印技術特性對材料的要求,技術特性：無支撐 、逐層打印、輪廓工藝 材料特性需求: 除了滿足施工形態(tài)需求外，還 要滿足耐久性與強度的需求。 改良方法: 基于3D打印技術的特點，建立新的 理論，開展新的研究。建立新的計 算模型，以及硬化理論模型、服役 壽命預測模型等。,技術催生材料,建筑3D打印技術特性對材料的要求,外加劑,技術特性：無支撐 、逐層打印、輪廓工藝 材料特性需求: 良好的出泵形態(tài)保持能力； 良好的體積穩(wěn)定性； 較高的塑性粘度； 不具有流淌性卻具有好的可塑性 改良

6、方法: 加入促凝劑、早強劑、復合體積穩(wěn)定 劑（VS）、合成纖維等，改良膠凝材 料形態(tài)與體積穩(wěn)定性,不具有流淌性卻具有好的可塑性 同時應有較快的凝結時間和較高的早期強度。,技術催生材料,建筑3D打印技術特性對材料的要求,材料促進技術,地質聚合物水泥 Geopolymers Cement,材料促進技術,地質聚合物是由共價鍵相連的礦物分子所組成的鏈或網(wǎng)絡。 Geopolymers are chains or networks of mineral molecules linked with co-valent bonds.,材料促進技術,波特蘭水泥與地質聚合物水泥 Portland Cement C

7、hemistry VS. Geopolymer Chemistry,礦物聚合材料水泥,材料促進技術,絕緣性,高凍融循環(huán)耐受性,高凍融循環(huán)耐受性,觸變性,可調整的凝結時間,熱沖擊耐受性,耐火性,流動性,穩(wěn)定的高強度,鹽堿、酸耐受性,建筑3D打印前瞻,Building 3D Printing Preview,值得期待的未來,更少的建筑垃圾,更為廣泛的原材料,更少的勞動力投入,更智能化的建筑過程,更短的建設周期,更多的結構可能性,更低的建造成本,使星際建筑成為可能,值得期待的未來,值得期待的未來,值得期待的未來,尚需解決的問題,水泥材料的合適配方,配套軟件的開發(fā),打印精度不足,打印設備成本較高,無法

8、適應大規(guī)模制造,結構耐久性問題,楊建江, 陳響. 3D打印建筑技術及應用趨勢J. 施工技術, 2015, 44(10):84-88. Cesaretti G, Dini E, Kestelier X D, et al. Building components for an outpost on the Lunar soil by means of a novel 3D printing technologyJ. Acta Astronautica, 2014, 93(1):430-450. 范詩建, 杜驍, 陳兵. 磷酸鹽水泥在3D打印技術中的應用研究J. 新型建筑材料, 2015, 42(1):1-4. 藺喜強, 張濤, 霍亮,等. 水泥基建筑3D打印材料的關鍵技術及應用研究C/ 全國特種混凝土技術. 2015. 張大旺, 王棟民. 3D打印混凝土材料及混凝土建筑技術進展J. 硅酸鹽通報, 2015, 34(6):1583-1588. Prof. Dr. Joseph Davidovits Geopolymer Institute 02100 Saint-Quentin, France, Environmentally Driven