3D打印建筑材料相關(guān)概念辨析

1、3D 打印建筑材料相關(guān)概念辨析3D 打印技術(shù)是第三次工業(yè)革命的重要標(biāo)志，該種技術(shù)也被稱為 是一種快速成型技術(shù)，在醫(yī)療、模具、航空航天、汽車等領(lǐng)域中應(yīng)用 廣泛。近年來， 3D 打印技術(shù)在建筑領(lǐng)域中的應(yīng)用取得了較好的成績， 如 3D 混凝土技術(shù)的應(yīng)用，帶動了建筑行業(yè)的發(fā)展。在未來， 3D 打印 建筑材料的應(yīng)用將會更加的廣泛，因此，對于該種技術(shù)的相關(guān)研究， 對于建筑領(lǐng)域的發(fā)展具有較為積極的意義。1 基本概念1.13D快速成型3D 打印快速成型技術(shù)的應(yīng)用，有效的提升工業(yè)生產(chǎn)的效率。小 到日用的杯具，大到汽車發(fā)動機等復(fù)雜模型的生產(chǎn)，都可以在 3D 打 印成型技術(shù)支持下來實現(xiàn)。在 CAD 設(shè)計基礎(chǔ)上，能夠

2、直接打印出模 具產(chǎn)品，將產(chǎn)品從圖紙設(shè)計中直接打印為實物，在該種 3D 打印技術(shù) 的支持下，工業(yè)生產(chǎn)實現(xiàn)了一體化 1。1.23D 打印建筑美國加州大學(xué)工業(yè)與系統(tǒng)工程教授洛克將 3D 打印建筑稱為“輪廓工藝”3D打印建筑的產(chǎn)生是在龍門架支持下，借助空間 X軸、丫軸、Z 軸三個方面的結(jié)構(gòu)變化，來產(chǎn)生建筑模型。龍門架實現(xiàn)在丫軸方向上 的運動，打印頭實現(xiàn)X軸方向上的運動，懸掛桿實現(xiàn)Z軸方向的運動。 以此，在空間坐標(biāo)系的變換下，產(chǎn)生平面層的堆積，最終產(chǎn)生不同類 型的建筑結(jié)構(gòu)。1.33D 打印材料當(dāng)前， 3D 打印建筑施工中所應(yīng)用的材料研發(fā)還不成熟。在我國 上海的 3D 打印建筑施工中，所應(yīng)用的打印材料為廢

3、棄材料，將廢棄 物研磨粉碎，攪拌水泥、纖維、以及有機粘合物，制成膏狀“油墨” ， 進行建筑 3D 打印。美國則采用樹脂砂漿類、 粘土類的材料進行打印。23D 打印建筑材料的性能分析3D 打印建筑材料的性能優(yōu)越，與傳統(tǒng)的建筑材料相比，其強度 有了一定的提升， 同時具備保溫節(jié)能的特點。 從建筑材料的整體應(yīng)用 上分析，3D打印建筑材料經(jīng)濟性能凸顯。2.1 強度3D 打印建筑材料的強度高低決定了其在建筑中應(yīng)用形式， 當(dāng)前， 我國的 3D 打印建筑材料可以應(yīng)用在 12層建筑施工中，該種建筑材料 的應(yīng)用抗壓強度為1.5MPa3.5MPa,該種建筑強度的建筑能夠滿足臨 時應(yīng)用和展覽應(yīng)用目的。由于我國的建筑類

4、型與國外建筑類型不同， 在美國 12 層建筑能夠滿足居民生活需求。而在小高層、超高層建筑 需求較大的情況下，應(yīng)用 3D 打印建筑材料的抗壓強度需要達(dá)到 20MPa 以上2。2.2 保溫節(jié)能建筑節(jié)能是建設(shè)可持續(xù)發(fā)展社會的重點內(nèi)容， 3D 打印建筑材料 的應(yīng)用，其分為兩種類型， 一種是保溫節(jié)能建筑材料，另一種是非保 溫節(jié)能建筑材料。 前者在材料研發(fā)中所采用的是樹脂型材料打印墻體 蜂窩結(jié)構(gòu)，該種結(jié)構(gòu)能夠起到較好的節(jié)能目的。 而非保溫節(jié)能建筑材 料的應(yīng)用是制造出空腔墻體， 該種墻體的靈活性比較高， 如果想要提 升其保溫性能，也可以向其中填充泡沫材料或者是再次澆注發(fā)泡材 料。從 3D 打印建筑材料的發(fā)展

5、方向上分析，一次打印成型的 3D 打 印建筑材料有可能是多種材料也可能是多種功能的復(fù)合材料?；?3D 打印建筑材料的多元化，能有效的滿足建筑施工需求，還能夠從 結(jié)構(gòu)、保溫、裝飾等方面實現(xiàn)功能性打印。2.3 抗震性對于建筑領(lǐng)域而言，抗震性能的提升一直是建筑行業(yè)的研發(fā)重 點，那么如何將 3D 打印建筑材料從油墨狀態(tài)轉(zhuǎn)換為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、 或者玻璃鋼結(jié)構(gòu)，是 3D 打印建筑材料研發(fā)的關(guān)鍵。從鋼筋混凝土研 發(fā)的思路出發(fā)，預(yù)制鋼筋混凝土構(gòu)件、輕鋼筋結(jié)構(gòu)、木結(jié)構(gòu)等都需要 與 3D 打印建筑材料相互結(jié)合，以提升建筑框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)的 穩(wěn)定性。33D 打印建筑材料的性能優(yōu)化3D 打印建筑材料的性能決定著

6、建筑施工質(zhì)量，那么為了提升 3D 打印建筑材料的性能，需要從 3D 打印材料的固化等方面進行優(yōu)化。 3D 打印建筑材料的固化會受到溫度、養(yǎng)護等條件的影響，因此，在 進行材料的固化環(huán)節(jié)中需要嚴(yán)格的控制好 3D 打印建筑材料的參數(shù)。 當(dāng)環(huán)境溫度為 2838 C時，配比類型為緩凝，打印速度需要控制在 100150mm/s,打印的厚度為80150mm;當(dāng)環(huán)境溫度為1428C時，配 比類型為正常，打印速度需要控制在150250mm/s，打印的厚度為5080mm;當(dāng)環(huán)境溫度為514C時，配比類型為加速，打印速度需要 控制在50100mm/s，打印的厚度為20mm。在打印材料養(yǎng)護環(huán)節(jié)中， 需要保障兩個問題， 第一為強度的增強， 第二為避免材料的開裂。 通過水泥類無機凝膠材料拌合打印材料， 保 證環(huán)境的溫度和濕度，避免建筑材料出現(xiàn)水化和凝結(jié) 3。4 結(jié)論3D 打印技術(shù)作為新興產(chǎn)業(yè)已經(jīng)在建筑行業(yè)小有應(yīng)用。這種新興 科技可以極大地提高工業(yè)生產(chǎn)效率，發(fā)展?jié)摿薮蟆?3D 打印建筑材 料的性能優(yōu)越，與傳統(tǒng)的