3D 打印建筑的发展背景
- 自动化、数字化技术在施工领域的深度应用，推动智慧建造
- 3D 打印技术在施工中的应用处于探索阶段，发展相对缓慢
- 十三五重点专项中……
- 目前困难——钢筋无法打印，3D 打印建筑材料难以制造，3D 打印机器比较大
- 3D 打印的速率既和速度相关又和材料相关——硬化速度
- 3D 打印在工厂可以进行温度控制
- 优点：数字化、自动化、免模板、高效
- 有相应规程拆模板——达到一定强度后拆除
- 异形或是圆柱的模板；长支护模板的稳定性——支护模板的稳定性
- 为了支撑弧形结构——支撑细致
- 为了实现楼梯或是阳台——需要耗费许多木材
- 艺术顶面加工
木材容易损耗——回收利用率低
很艺术的曲面——3D 打印优势明显
3D 打印举例
- 中世纪城堡，见 PPT
- 赵州桥
- 早期：速凝快、低水化放热、高早强
- 走近看很粗糙，但是平面图形小 case
- 如何实现——把复杂结构拆分开：分别打印最后组装——不是所有人可以完成，需要精细化计算！——
难点之一
- 步行桥
- 未使用钢筋——造价为常规 2/3，受力上做了优化
- 抗折强度达到 15MPa，掺入 15%纤维——十分之难——如何配置材料？——
难点之二
- 公交站
- 丑陋，但难得
- 改进——颜色
- 材料的硬化速度提前了，只用 4 天，强度很高，速度快，主要在材料上改进了
- 打印屋
- 打印速度快，但比较丑陋
- 高 6.6m 的打印机
- 油墨的核心是建筑垃圾再利用——玻璃纤维强化
- 14 年打印——有一定的坍塌性，整体性不好——材料问题
- 办公室
- 16 年，迪拜，装修过。
- 办公楼
- 一次性现场打印——7.0 米高——双层办公楼打印机制作难度很大，又浪费
- 有没有可能打出高楼——有，有两点可能
- 有很好的材料——韧性高——需要钢筋
- 需要标准的制定——非常困难
- 别墅
- 效果不是很好——分层比较严重——比较粗糙——丑陋
- 但是使用了木板盖住了瑕疵
- 还是材料的原因
- 设备没有问题——关键在于材料
- 行政大楼
- 吉尼斯世界纪录：两层的行政大楼
- 不是框架式的打印机，打印效果——还可以
- 宣传的：石膏基的材料比混凝土轻 50%，通常来讲石膏基的材料微溶于水——用的时候强度不可能太高——10 几个 MPa 就很高了——抗水性不好——但是石膏基材料非常适合 3D 打印
3D 打印建筑的关键问题
- 适宜打印的建筑材料
- 打印建筑材料性能测试评价方法
- 高效的现场打印 3D 设备
- 适宜打印的建筑结构设计——设计更改多达十几次
- 打印施工工艺的优化控制
- 相关标准、指南的指定……
月球 3D 打印
- 材料何处来？
- 基体材料月壤+运一些材料和设备
- 如何制备材料？
- 月球上的温度——用粘结剂上去——比如说是碱玻璃
- 抓取月壤——然后粉碎——使用粘结剂混合+喷墨式打印
- 可以在地球上模拟实现
- 重力问题——不是传统 3D 打印
- 抓取月壤+粘结剂——形成一块砖——形成强度——再铺砖+粘结剂——最后得到整栋房子
- 这种方法解决了重力的问题——能比较顺利的实现，打出来的房子有很明显的问题——需要房子的密闭性？——需要不漏气——砌砖有很多缝隙
