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?
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?
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
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?
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?
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。
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?
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?
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。
建筑3D打印机与印刷工艺
由混凝土输料系统、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?
建筑3D打印机:能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?
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?
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。

什么是混凝土3D打印工艺?什么是混凝土3D打印机?
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。

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:

什么是混凝土3D打印工艺?什么是混凝土3D打印机?
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?
混凝土打印的应用
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。

什么是混凝土3D打印工艺?什么是混凝土3D打印机?
全球最大的3D打印建筑
迪拜政府大楼 / ApisCor

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什么是混凝土3D打印工艺?什么是混凝土3D打印机?
PERI在德国建造了第一座
3D打印的住宅建筑

什么是混凝土3D打印工艺?什么是混凝土3D打印机?
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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什么是混凝土3D打印工艺?什么是混凝土3D打印机?
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

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
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
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