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      人在捷泰

      建筑中的3D打?。核嗖牧虾屠w維砂漿

      Pshtiwan Nasruldeen Shakor最近向悉尼科技大學工程與信息技術學院土木與環境工程學院提交了題為《 3D打印中的水泥材料和纖維增強砂漿的研究》的論文。Shakor繼續探索3D打印在建筑行業中的發展趨勢,著重強調了諸如更快的速度,可負擔的價格以及設計的自由度等功能;但是,作者仍然指出,建筑業在“實際3D打印機的開發方面仍然落后”。

      粉末型3D打印機的示意圖,其中包括流動性,潤濕性,粉末床孔隙率和樣品中的孔隙率之間的關系。

      Shakor在研究3D打印中的混凝土和砂漿時指出,傳統上,混凝土澆鑄以制造模具既費時又昂貴,需要許多標準化元素。這種方法會對重復和超尺寸的元素產生影響。缺乏形式自由是另一個限制。盡管存在這些不利因素,但合理的施工流程卻使加固的結構構件變得非常有效。成本和材料在生產過程中浪費的挑戰依然存在,尤其是當模具無法重復使用時。生產過程中過度構造的成員是另一個限制。

      許多自由形式的元素都是現場澆筑的,盡管現澆混凝土的質量很難控制(Elhag等人,2008)。因此,高性能混凝土構件是在受控環境中準備的。這些預制構件是標準化建筑系統的一部分,因為以后需要運輸的產品尺寸有限。在建筑用3D打印中也面臨挑戰,這還因為沒有太多可用的材料。同樣,由于許多3D打印機的局限性,在需要時可能難以進行大規模打印。

      Shakor討論了以下事實:WinSun用于制造大型建筑部件,并在3D打印機的輔助下使用機械臂,并使用獨特的混合材料:混合設計和使用粗骨料是混凝土3D打印的另一個挑戰。例如,WinSun公司在其3D打印應用程序中僅使用精細的水泥材料而沒有粗骨料。”

      建筑領域增材制造技術的比較

      雖然建筑中使用各種不同的方法進行3D打印,但主要比較包括根據分辨率的性能,生產速度以及所用材料的性能。“噴墨打印的局限性之一是高孔隙率,它使樣品更易碎和滲透性強(即水很容易通過它),因此,需要額外的后處理,例如加熱或加壓水蒸汽固化(Dikshit等人,2018)。”

      混合比例。 (2015年)

      在使用混凝土或砂漿進行3D打印的傳送系統中,打印對象的可泵送性和可成形性至關重要。作者探索了以下類型的系統:

      .適應性螺旋擠出機

      .蠕動泵

      .螺桿泵

      成功印刷的最終印刷品產生穩定的砂漿和適度的坍落度漿料。螺旋輸送器的問題難以始終如一地推出物料。

      使用直徑為7.9mm的蠕動泵印刷的水泥砂漿。

      使用20毫米圓形噴嘴的螺桿泵的產品

      WinSun在大規模打印方面再次受到重視,但是Shakor指出,由于“異地構造”零件,3D打印的脆性問題以及無法集成到電氣中,他們在工作中遇到了許多挑戰和水暖系統。 Total Kustom遇到過噴嘴問題,而WASP(尤其以其與Shamballa的整體鄉村概念而聞名)遇到了零件強度方面的問題。比較了ZP 151粉末和水泥砂漿,并在拉伸和彎曲強度測試中對3D打印零件進行了研究和評估。研究人員還比較了使用和不使用纖維增強材料的砂漿的機械性能。

      Z打印機粉末,OPC,CAC以及CAC和OPC組合的粒度分布

      強度測試的結果表明,樣品的抗壓強度隨飽和度的增加而增加。Shakor說:“這與通過手工將水泥與水混合而獲得的結果完全不同,后者導致在高w / c(飽和度)比下強度降低。”

      3DP立方樣品與碳酸鋰的抗壓強度。

      對于手工混合的樣品,較低的水比例可以提高強度。

      Shakor說:“在將飽和度比率轉換為w / c比率后,在所有飽和度水平上進行了測試。”當飽和度增加時,研究人員還發現3D打印樣品的孔隙率降低。在S170-C340-LW下,樣品的飽和度變化時,記錄的孔隙率最小。

      3D打印樣品的孔隙率。

      使用玻璃纖維的印刷樣品的機械性能,例如材料的應變和延展性,在將載荷施加到印刷樣品上時表現出改善。這項研究還發現并提出了機器人的末端執行器速度與漿料排出量和印刷線寬之間的關系。在3DP中將機械臂與纖維增強一起使用,是傳統結構構造方法的替代選擇。實際上,這是創建具有復雜幾何形狀的結構的有效方法。這項研究還有助于理解理想的混凝土或砂漿混合料設計,這些設計對于此類應用而言是合適的,可持續的和環保的。

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