什么是混凝土3D打印工藝?它的特點是什么?

位于比利時的坎普西創新中心(Kamp C)
在近期完成了一座兩層樣板房的打印工作
該樣板房僅約等于90平方米
并使用了歐洲最大的固定混凝土3D打印機
什么是混凝土3D打印工藝?什么是混凝土3D打印機?

什么是混凝土3D打印工藝?什么是混凝土3D打印機?

在過去幾年中,越來越多的
愿意嘗試3D打印、混凝土打印
這個獨特的概念
盡管建成的建筑多為臨時性建筑
但依然成為時下較為熱門的建造方式
本期就來說說混凝土印刷工藝
什么是混凝土3D打印工藝?什么是混凝土3D打印機?

什么是混凝土3D打印工藝?什么是混凝土3D打印機?

混凝土印刷工藝為我們的設計師
在設計建筑物時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打印工藝?什么是混凝土3D打印機?

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混凝土3D打印是通過利用計算機分層建模并發出程序指令,工業機器人受控逐層重復鋪設材料從而構建出自由形式的建筑結構。
工藝原理:將建筑的圖形設計轉化成三維的打印路徑,利用打印系統將凝結時間短、強度發展快的混凝土精確分層布料,逐層疊加累積成型,實現免模板施工。
什么是混凝土3D打印工藝?什么是混凝土3D打印機?

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?混凝土3D打印特點?
1、智能化:
采用建筑構件及建筑的設計數字化模型技術,實現高精度連續分層布料。
2、免模板:
采用觸變性好、凝結時間可控和強度發展快的混凝土,實現無模板布料逐層堆疊成型。
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3、施工工期短,施工過程無污染
當前3D打印機可在24小時內完成10棟200平方米的單層建筑。在建筑過程中,低揚塵、低噪聲、低污染,并且還減少運輸成本,使得建筑能耗大大降低。
4、可打印結構復雜的節點
3D打印能夠生產出高度數字化的具有復雜三維內部構造的構件。
什么是混凝土3D打印工藝?什么是混凝土3D打印機?

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5、材料成本低
與傳統的建筑相比,3D打印建筑一次成型,避免了返工和因尺寸差別而導致的材料切割所造成的浪費,節約了大量材料成本和人工成本。
?
? 02.?
建筑3D打印機與印刷工藝
?混凝土3D打印系統?
混凝土輸料系統、混凝土布料系統、打印路徑控制系統組成。三個系統在計算機控制下協同工作,實現施工過程的智能化。
什么是混凝土3D打印工藝?什么是混凝土3D打印機?

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?建筑3D打印機結構?
建筑3D打印機:使布料打印頭按打印路徑在3維空間移動的設備及控制系統。該設備的典型形式包括:笛卡爾直角坐標結構形式、極坐標布料機結構形式和關節式機械手臂結構形式。
什么是混凝土3D打印工藝?什么是混凝土3D打印機?

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布料打印頭:混凝土3D打印布料頭一般采用螺桿擠出的形式,具有擠出均勻,無脈沖的特點,能夠實現墻體打印的平整性。
什么是混凝土3D打印工藝?什么是混凝土3D打印機?

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打印頭形式 |?圖源:混凝土雜志周工
控制軟件:建筑3D打印控制軟件主要實現輸料智能控制、布料智能控制和打印路徑控制。有別于樹脂類小型3D打印機控制軟件,其涉及機械設備、自動化控制、軟件開發等多個專業技術領域。
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圖源:網絡,僅供參考
? 03.?
混凝土打印施工工藝和材料
【混凝土3D打印施工工藝
主要分為5個步驟:混凝土配合比設計-混凝土制備-混凝土輸送-布料打印成型-成品養護。
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混凝土3D打印工藝流程圖 |?圖源:混凝土雜志周工
【混凝土打印的“油墨”】
在3D打印建筑中,干混砂漿將廣泛地作為打印機的 “墨水”。3D打印建筑干混砂漿對于材料的要求同打印混凝土的要求相類似,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打印技術對材料的要求 |?圖源:混凝土雜志周工
干混砂漿是將水泥、砂、礦物摻合料及功能性添加劑按照一定比例,在專業生產廠于干燥狀態下均勻拌制、混合成的一種顆?;蚍蹱畹幕旌衔?。
然后以干粉包裝或散裝的形式運至工地,按規定比例加水拌和后即可直接使用的干粉砂漿材料。干混砂漿由于其使用的方便性、靈活性等而受到工程界的青睞,近年來得到了越來越廣泛的應用。
什么是混凝土3D打印工藝?什么是混凝土3D打印機?

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? 03.?
混凝土打印的應用
混凝土3D打印目前主要用以三個建筑領域。
第一個是土木工程和建筑。例如迪拜的一個項目,其中涉及高大的路柱,帶有歷經精心設計的樓梯以及馬德里的人行天橋,是采用3D打印設計的八段式安裝,然后將其作為預制件安裝起來。
第二個是城市空間,包括人造珊瑚礁,花槽和迪拜拋光表面的長凳,還有一個公交車站,這些都可以依賴3D打印制造出“自由形狀”。
第三個是歷史和文化遺產保護。比如我國的3D打印石窟。
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全球最大的3D打印建筑

迪拜政府大樓 / ApisCor?

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迪拜市政府用樓將在建成之后
成為世界上最大的3D打印建筑
其高達9.5米,項目面積為640平方米
此項目由總部設在美國的ApisCor公司
來主持設計建造
而其結構也是在現場用3D打印技術直接建起的
什么是混凝土3D打印工藝?什么是混凝土3D打印機?

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Apis Cor是行業中
第一家開發3D打印專用設備的公司
為迪拜市政府用樓建造
完成了一座兩層的行政大樓中的3D打印墻體結構
這創新的3D打印機使建筑結構可以直接現場建造
無需任何額外的組裝工作
此項目面積延展640多平方米
什么是混凝土3D打印工藝?什么是混凝土3D打印機?

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而這龐大的建筑
占地已經
超過了Apis Cor的3D打印機
靜止狀態下的最大打印面積
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可移動的3D打印裝置通過
起重機在場地進行移動定位
以此覆蓋整個建造區域
事實上,3D打印整個建筑的墻體結構
只需要3個工人和配套的機器裝置
什么是混凝土3D打印工藝?什么是混凝土3D打印機?

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此建筑項目的地基是傳統的建筑結構
墻壁是3D打印建造的
加固的方法是
用鋼筋和普通混凝土
來人工填充由3D打印的柱子模板
什么是混凝土3D打印工藝?什么是混凝土3D打印機?

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在這個項目中
使用的3D打印材料是
由ApisCor開發并在當地生產的
一種基于石膏制成的混合物
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▲ 建成照片
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PERI在德國建造了第一座

3D打印的住宅建筑

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PERI建造了德國第一座3D打印的居民樓
該房屋由兩層獨立式房屋組成
每層樓的居住空間約為80平方米并
使用3D建筑打印機進行建造
什么是混凝土3D打印工藝?什么是混凝土3D打印機?

什么是混凝土3D打印工藝?什么是混凝土3D打印機?

為了建造它
PERI使用了BOD2 3D打印機
該打印機可以沿著其框架
從建筑物內的任何位置移動
并且只需要校準一次
什么是混凝土3D打印工藝?什么是混凝土3D打印機?

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建筑物由三層皮膚的空腔墻組成
里面填充了絕緣化合物
在打印過程中,打印機會考慮到
以后要鋪設的水、電等管道和連接
什么是混凝土3D打印工藝?什么是混凝土3D打印機?

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BOD2已通過認證
可以在進行打印的同時在打印區域內進行工作
這意味著可以輕松地將
手動工作(例如安裝空管道和連接)
集成到打印過程中
什么是混凝土3D打印工藝?什么是混凝土3D打印機?

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?
在迪拜,用3D打印技術
建造辦公室
Killa Design 事務所
日前在迪拜構思開發了
世界上第一個功能齊全、可永久使用的
3D打印辦公室
“未來辦公室”
什么是混凝土3D打印工藝?什么是混凝土3D打印機?

什么是混凝土3D打印工藝?什么是混凝土3D打印機?

建筑物的整個結構
使用添加劑混凝土“打印”技術
使用20英尺高、120英尺長
和40英尺寬的3D打印機制造
該打印機通過一條全自動機械臂
來實現整個打印過程
什么是混凝土3D打印工藝?什么是混凝土3D打印機?

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全套制造流程總共持續了17天
另有2天用于構件的現場安裝
后勤設施安裝、、規劃的
后續工作大約花費了3個月的時間
什么是混凝土3D打印工藝?什么是混凝土3D打印機?

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從這項創新式建造技術的成果能夠看出
建造相同大小的房子
3D打印技術不但比傳統建造方式
削減了一半以上的人力成本
同時還能將施工現場
工業垃圾的產生量降至最低
有助于減少項目的對環境的影響
什么是混凝土3D打印工藝?什么是混凝土3D打印機?

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什么是混凝土3D打印工藝?什么是混凝土3D打印機?

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?最大的混凝土3D打印步行橋?
上海-清華大學建筑學院
中南置地數字建筑研究中心
我國3D混凝土打印建造技術
進入世界先進水平
世界上最大的混凝土3D打印的人行天橋
由清華大學建筑學院- Zoina土地聯合研究中心建成
中國的3D打印混凝土及施工技術
已達到世界先進水平
什么是混凝土3D打印工藝?什么是混凝土3D打印機?

什么是混凝土3D打印工藝?什么是混凝土3D打印機?

3D打印混凝土技術
實現了混凝土的充分利用
降低了水泥用量,降低了建筑垃圾的產生
符合當今發展的主題;
但仍需要不斷地對材料的選擇、配制、外加劑的使用
等方面進行深入的研究,以此完善其性能的要求
更需要不斷地對輪廓工藝進行完善
以實現精細施工和表面細致化的要求
使打印向精細化產品發展
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THE END
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