什么是混凝土3D打印工艺?它的特点是什么?

位于比利时的坎普西创新中心(Kamp C)
在近期完成了一座两层样板房的打印工作
该样板房仅约等于90平方米
并使用了欧洲最大的固定混凝土3D打印机
什么是混凝土3D打印工艺?什么是混凝土3D打印机?

什么是混凝土3D打印工艺?什么是混凝土3D打印机?

在过去几年中,越来越多的设计师
愿意尝试3D打印、混凝土打印
这个独特的概念
尽管建成的建筑多为临时性建筑
但依然成为时下较为热门的建造方式
本期就来说说混凝土印刷工艺
什么是混凝土3D打印工艺?什么是混凝土3D打印机?

什么是混凝土3D打印工艺?什么是混凝土3D打印机?

混凝土印刷工艺为我们的设计师
在设计建筑物时提供了高度的自由度
  01. 
什么是混凝土打印
什么是混凝土3D打印工艺?什么是混凝土3D打印机?

什么是混凝土3D打印工艺?什么是混凝土3D打印机?

混凝土3D打印是通过利用计算机分层建模并发出程序指令,工业机器人受控逐层重复铺设材料从而构建出自由形式的建筑结构。
工艺原理:将建筑的图形设计模型转化成三维的打印路径,利用打印系统将凝结时间短、强度发展快的混凝土精确分层布料,逐层叠加累积成型,实现免模板施工。
什么是混凝土3D打印工艺?什么是混凝土3D打印机?

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 混凝土3D打印特点 
1、智能化:
采用建筑构件及建筑的设计数字化模型技术,实现高精度连续分层布料。
2、免模板:
采用触变性好、凝结时间可控和强度发展快的混凝土,实现无模板布料逐层堆叠成型。
什么是混凝土3D打印工艺?什么是混凝土3D打印机?

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3、施工工期短,施工过程无污染
当前3D打印机可在24小时内完成10栋200平方米的单层建筑。在建筑过程中,低扬尘、低噪声、低污染,并且还减少运输成本,使得建筑能耗大大降低。
4、可打印结构复杂的节点
3D打印能够生产出高度数字化的具有复杂三维内部构造的构件。
什么是混凝土3D打印工艺?什么是混凝土3D打印机?

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5、材料成本低
与传统的建筑相比,3D打印建筑一次成型,避免了返工和因尺寸差别而导致的材料切割所造成的浪费,节约了大量材料成本和人工成本。
 
  02. 
建筑3D打印机与印刷工艺
 混凝土3D打印系统 
混凝土输料系统、混凝土布料系统、打印路径控制系统组成。三个系统在计算机控制下协同工作,实现施工过程的智能化。
什么是混凝土3D打印工艺?什么是混凝土3D打印机?

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 建筑3D打印机结构 
建筑3D打印机:使布料打印头按打印路径在3维空间移动的设备及控制系统。该设备的典型形式包括:笛卡尔直角坐标结构形式、极坐标布料机结构形式和关节式机械手臂结构形式。
什么是混凝土3D打印工艺?什么是混凝土3D打印机?

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布料打印头:混凝土3D打印布料头一般采用螺杆挤出的形式,具有挤出均匀,无脉冲的特点,能够实现墙体打印的平整性
什么是混凝土3D打印工艺?什么是混凝土3D打印机?

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打印头形式 | 图源:混凝土杂志周工
控制软件:建筑3D打印控制软件主要实现输料智能控制、布料智能控制和打印路径控制。有别于树脂类小型3D打印机控制软件,其涉及机械设备、自动化控制、软件开发等多个专业技术领域。
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图源:网络,仅供参考
  03. 
混凝土打印施工工艺和材料
【混凝土3D打印施工工艺
主要分为5个步骤:混凝土配合比设计-混凝土制备-混凝土输送-布料打印成型-成品养护。
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混凝土3D打印工艺流程图 | 图源:混凝土杂志周工
【混凝土打印的“油墨”】
在3D打印建筑中,干混砂浆将广泛地作为打印机的 “墨水”。3D打印建筑干混砂浆对于材料的要求同打印混凝土的要求相类似,都要求其具有良好的可塑性等性能。其性能要求:
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建筑3D打印技术对材料的要求 | 图源:混凝土杂志周工
干混砂浆是将水泥、砂、矿物掺合料及功能性添加剂按照一定比例,在专业生产厂于干燥状态下均匀拌制、混合成的一种颗粒或粉状的混合物。
然后以干粉包装或散装的形式运至工地,按规定比例加水拌和后即可直接使用的干粉砂浆材料。干混砂浆由于其使用的方便性、灵活性等而受到工程界的青睐,近年来得到了越来越广泛的应用。
什么是混凝土3D打印工艺?什么是混凝土3D打印机?

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  03. 
混凝土打印的应用
混凝土3D打印目前主要用以三个建筑领域
第一个是土木工程和建筑。例如迪拜的一个项目,其中涉及高大的路柱,带有历经精心设计的楼梯以及马德里的人行天桥,是采用3D打印设计的八段式安装,然后将其作为预制件安装起来。
第二个是城市空间,包括人造珊瑚礁,花槽和迪拜抛光表面的长凳,还有一个公交车站,这些都可以依赖3D打印制造出“自由形状”。
第三个是历史和文化遗产保护。比如我国的3D打印石窟。
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全球最大的3D打印建筑

迪拜政府大楼 / ApisCor 

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迪拜市政府用楼将在建成之后
成为世界上最大的3D打印建筑
其高达9.5米,项目面积为640平方米
此项目由总部设在美国的ApisCor公司
来主持设计建造
而其结构也是在现场用3D打印技术直接建起的
什么是混凝土3D打印工艺?什么是混凝土3D打印机?

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Apis Cor是建筑工程行业中
第一家开发3D打印专用设备的公司
为迪拜市政府用楼建造
完成了一座两层的行政大楼中的3D打印墙体结构
这创新的3D打印机使建筑结构可以直接现场建造
无需任何额外的组装工作
此项目面积延展640多平方米
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而这庞大的建筑
占地已经
超过了Apis Cor的3D打印机
静止状态下的最大打印面积
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可移动的3D打印装置通过
起重机在场地进行移动定位
以此覆盖整个建造区域
事实上,3D打印整个建筑的墙体结构
只需要3个工人和配套的机器装置
什么是混凝土3D打印工艺?什么是混凝土3D打印机?

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此建筑项目的地基是传统的建筑结构
墙壁是3D打印建造的
加固的方法是
用钢筋和普通混凝土
来人工填充由3D打印的柱子模板
什么是混凝土3D打印工艺?什么是混凝土3D打印机?

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在这个项目中
使用的3D打印材料是
由ApisCor开发并在当地生产的
一种基于石膏制成的混合物
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▲ 建成照片
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PERI在德国建造了第一座

3D打印的住宅建筑

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PERI建造了德国第一座3D打印的居民楼
该房屋由两层独立式房屋组成
每层楼的居住空间约为80平方米并
使用3D建筑打印机进行建造
什么是混凝土3D打印工艺?什么是混凝土3D打印机?

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为了建造它
PERI使用了BOD2 3D打印机
该打印机可以沿着其框架
从建筑物内的任何位置移动
并且只需要校准一次
什么是混凝土3D打印工艺?什么是混凝土3D打印机?

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建筑物由三层皮肤的空腔墙组成
里面填充了绝缘化合物
在打印过程中,打印机会考虑到
以后要铺设的水、电等管道和连接
什么是混凝土3D打印工艺?什么是混凝土3D打印机?

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BOD2已通过认证
可以在进行打印的同时在打印区域内进行工作
这意味着可以轻松地将
手动工作(例如安装空管道和连接)
集成到打印过程中
什么是混凝土3D打印工艺?什么是混凝土3D打印机?

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在迪拜,用3D打印技术
建造办公室
Killa Design 事务所
日前在迪拜构思开发了
世界上第一个功能齐全、可永久使用的
3D打印办公室
“未来办公室”
什么是混凝土3D打印工艺?什么是混凝土3D打印机?

什么是混凝土3D打印工艺?什么是混凝土3D打印机?

建筑物的整个结构
使用添加剂混凝土“打印”技术
使用20英尺高、120英尺长
和40英尺宽的3D打印机制造
该打印机通过一条全自动机械臂
来实现整个打印过程
什么是混凝土3D打印工艺?什么是混凝土3D打印机?

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全套制造流程总共持续了17天
另有2天用于构件的现场安装
后勤设施安装、室内装修、景观规划的
后续工作大约花费了3个月的时间
什么是混凝土3D打印工艺?什么是混凝土3D打印机?

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从这项创新式建造技术的成果能够看出
建造相同大小的房子
3D打印技术不但比传统建造方式
削减了一半以上的人力成本
同时还能将施工现场
工业垃圾的产生量降至最低
有助于减少项目的对环境的影响
什么是混凝土3D打印工艺?什么是混凝土3D打印机?

什么是混凝土3D打印工艺?什么是混凝土3D打印机?

什么是混凝土3D打印工艺?什么是混凝土3D打印机?

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 最大的混凝土3D打印步行桥 
上海-清华大学建筑学院
中南置地数字建筑研究中心
我国3D混凝土打印建造技术
进入世界先进水平
世界上最大的混凝土3D打印的人行天桥
由清华大学建筑学院- Zoina土地联合研究中心建成
中国的3D打印混凝土及施工技术
已达到世界先进水平
什么是混凝土3D打印工艺?什么是混凝土3D打印机?

什么是混凝土3D打印工艺?什么是混凝土3D打印机?

3D打印混凝土技术
实现了混凝土的充分利用
降低了水泥用量,降低了建筑垃圾的产生
符合当今绿色发展的主题;
但仍需要不断地对材料的选择、配制、外加剂的使用
等方面进行深入的研究,以此完善其性能的要求
更需要不断地对轮廓工艺进行完善
以实现精细施工和表面细致化的要求
使打印向精细化产品发展
© 版权声明
THE END
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