1、建筑3D打印材料Building 3D Printing Materials建筑3D打印材料Building 3D Printi建筑3D打印 技術建筑3D打印 材料 建筑3D打印 前瞻Main建筑3D打印 技術建筑3D打印 材料 建筑3D打印 前 3D打印技術是什么？利用“逐層”打印技術在三維空間內利用各類材料打印三維實體產品的技術工業設計汽車航空航天生物醫學電子土木工程 3D打印技術是什么？利用“逐層”打印技術工業設計汽車航空航建筑3D打印技術建筑3D打印技術建筑3D打印技術建筑3D打印技術建筑3D打印技術建筑3D打印技術建筑3D打印技術建筑3D打印技術建筑3D打印技術建筑3D打印技術建筑3

2、D打印技術建筑3D打印技術建筑3D打印技術Building 3D Printing Technology建筑3D打印技術Building 3D Printi技術原理 將混凝土構件利用計算機進行 3D 建模和分割生產三維信息，然后將配制好的混凝土拌合物通過擠出裝置，按照設定好的程序，通過機械控制，由噴嘴擠出進行打印，最后得到混凝土構件。建筑3D打印技術Building 3D Printing Technology技術原理 將混凝土構件利用計算機進行 3D 建筑3D打印技術的發展課件 輪廓工藝是一項混合技術，主要包括外部輪廓和內部輪廓兩部分，通過擠壓成型形成外部輪廓，再通過擠壓澆筑或注入來填充內部

3、。工藝輪廓工藝 輪廓工藝是一項混合技術，主要包括外部輪廓和輪廓工藝工藝輪廓工藝工藝無 模 成 型節 省 材 料施 工 工 期 短人 工 需 量 求 少可 打 印 復 雜 結 構無 模 成 型節 省 材 料施 工 工 期 短人 工 需 量建筑3D打印材料Building 3D Printing Materials建筑3D打印材料Building 3D Printi材 料催 生技 術技 術催 生材 料Materials建筑3D打印材料Building 3D Printing Materials材 料技 術Materials建筑3D打印材料Build凝結時間骨料粒徑配合比外加劑建筑3D打印技術特性對

4、材料的要求技術催生材料凝結時間骨料粒徑配合比外加劑建筑3D打印技術特性對材料的要求技術催生材料建筑3D打印技術特性對材料的要求凝結時間技術特性：無支撐 、逐層打印、輪廓工藝材料特性需求：相對較快的凝結時間； 相對較快的強度發展。改良方法: 1. 改變水泥礦物組成、熟料細度等； 2. 采用凝結與強度發展較快的水泥； （采用硫鋁酸鹽水泥、鋁酸鹽性 硅酸鹽水泥）技術催生材料建筑3D打印技術特性對材料的要求凝結時間技術特性技術催生材料建筑3D打印技術特性對材料的要求技術特性：無支撐 、逐層打印、輪廓工藝材料特性需求：相對較快的凝結時間； 相對較快的強度發展。改良方法: 1. 改變水泥礦物組成、熟料細度

5、等； 2. 采用凝結與強度發展較快的水泥； （采用硫鋁酸鹽水泥、鋁酸鹽性 硅酸鹽水泥）技術催生材料建筑3D打印技術特性對材料的要求技術特性：無支撐技術催生材料建筑3D打印技術特性對材料的要求骨料粒徑技術特性：噴嘴工藝施工材料特性需求: 合適的骨料粒徑大小 過大: 堵塞噴嘴； 過小: 水化速率過快，水化熱過高改良方法: 尋找合適的骨料粒徑技術催生材料建筑3D打印技術特性對材料的要求骨料粒徑技術特性技術催生材料建筑3D打印技術特性對材料的要求技術特性：噴嘴工藝施工材料特性需求: 合適的骨料粒徑大小 過大: 堵塞噴嘴； 過小: 水化速率過快，水化熱過高改良方法: 尋找合適的骨料粒徑技術催生材料建筑3

6、D打印技術特性對材料的要求技術特性：噴嘴工技術催生材料建筑3D打印技術特性對材料的要求配合比技術特性：無支撐 、逐層打印、輪廓工藝材料特性需求: 除了滿足施工形態需求外，還 要滿足耐久性與強度的需求。改良方法: 基于3D打印技術的特點，建立新的 理論，開展新的研究。建立新的計 算模型，以及硬化理論模型、服役 壽命預測模型等。技術催生材料建筑3D打印技術特性對材料的要求配合比技術特性：技術催生材料建筑3D打印技術特性對材料的要求技術特性：無支撐 、逐層打印、輪廓工藝材料特性需求: 除了滿足施工形態需求外，還 要滿足耐久性與強度的需求。改良方法: 基于3D打印技術的特點，建立新的 理論，開展新的研

7、究。建立新的計 算模型，以及硬化理論模型、服役 壽命預測模型等。技術催生材料建筑3D打印技術特性對材料的要求技術特性：無支撐技術催生材料建筑3D打印技術特性對材料的要求外加劑技術特性：無支撐 、逐層打印、輪廓工藝材料特性需求: 良好的出泵形態保持能力； 良好的體積穩定性； 較高的塑性粘度； 不具有流淌性卻具有好的可塑性改良方法: 加入促凝劑、早強劑、復合體積穩定 劑（VS）、合成纖維等，改良膠凝材 料形態與體積穩定性技術催生材料建筑3D打印技術特性對材料的要求外加劑技術特性：不具有流淌性卻具有好的可塑性同時應有較快的凝結時間和較高的早期強度。技術催生材料建筑3D打印技術特性對材料的要求不具有流

8、淌性卻具有好的可塑性技術催生材料建筑3D打印技術特性材料促進技術地質聚合物水泥Geopolymers Cement材料促進技術地質聚合物水泥材料促進技術地質聚合物是由共價鍵相連的礦物分子所組成的鏈或網絡。Geopolymers are chains or networks of mineral molecules linked with co-valent bonds.材料促進技術地質聚合物是由共價鍵相連的礦物分子所組成的鏈或網材料促進技術波特蘭水泥與地質聚合物水泥Portland Cement Chemistry VS. Geopolymer Chemistry材料促進技術波特蘭水泥與地質聚

9、合物水泥礦物聚合材料水泥材料促進技術絕緣性高凍融循環耐受性高凍融循環耐受性觸變性可調整的凝結時間熱沖擊耐受性耐火性流動性穩定的高強度鹽堿、酸耐受性礦物聚合材料水泥材料促進技術絕緣性高凍融循環耐受性高凍融循環建筑3D打印前瞻Building 3D Printing Preview建筑3D打印前瞻Building 3D Printi建筑3D打印前瞻Building 3D Printing Preview值得期待的未來 更少的建筑垃圾 更為廣泛的原材料 更少的勞動力投入 更智能化的建筑過程 更短的建設周期 更多的結構可能性 更低的建造成本 使星際建筑成為可能建筑3D打印前瞻Building 3D P

10、rinti建筑3D打印前瞻Building 3D Printing Preview值得期待的未來建筑3D打印前瞻Building 3D Printi建筑3D打印前瞻Building 3D Printing Preview值得期待的未來建筑3D打印前瞻Building 3D Printi建筑3D打印前瞻Building 3D Printing Preview值得期待的未來建筑3D打印前瞻Building 3D Printi建筑3D打印前瞻Building 3D Printing Preview尚需解決的問題 水泥材料的合適配方 配套軟件的開發 打印精度不足 打印設備成本較高 無法適應大規模制造

11、結構耐久性問題建筑3D打印前瞻Building 3D Printi參考文獻Reference楊建江, 陳響. 3D打印建筑技術及應用趨勢J. 施工技術, 2015, 44(10):84-88.Cesaretti G, Dini E, Kestelier X D, et al. Building components for an outpost on the Lunar soil by means of a novel 3D printing technologyJ. Acta Astronautica, 2014, 93(1):430-450.范詩建, 杜驍, 陳兵. 磷酸鹽水泥在3D打印技術中的應用研究J. 新型建筑材料, 2015, 42(1):1-4.藺喜強, 張濤, 霍亮,等. 水泥基建筑3D打印材料的關鍵技術及應用研究C/ 全國特種混凝土技術. 2015.張大旺, 王棟民. 3D打印混凝土材料及混凝土建筑技術進展J. 硅酸鹽通報, 2015, 34(6):1583-1588.Prof. Dr. Joseph Davidovits Geopolymer Institute 02100 Saint-Quentin, France, Environmentally Dr