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作者︰ 來源︰ 時間︰2019/12/19 16:53

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隨著3D打印(yin)建築技ji)醯牟歡戲 梗 qi)對整個建築行業的影(ying)響在不斷加(jia)深。日前,“世界首例原位3D打印(yin)雙層示範建築”在廣東(dong)成(cheng)功完成(cheng)主體結構,意味著我國建築3D打印(yin)技ji)踉諛mou)些(xie)應用方面已經超越(yue)國外同行,未來cong)型釗 gai)變(bian)我們(men)的生活。

兩(liang)層小(xiao)樓,7.2米(mi)高,一層層疊起(qi)的牆體,顏色灰突突的。在一棟棟摩天大廈拔地(di)而起(qi)、眾多地(di)標性yue)ㄖzhang)顯(xian)特(te)色的今天,這樣一棟小(xiao)樓,顯(xian)得(de)很平(ping)常。

但(dan)是,如果這棟小(xiao)樓是“3D打印(yin)”出來的呢?11月17日,中建二局廣東(dong)建設基地(di)。一個高大的金屬框架立在地(di)面,噴吐混凝(ning)土材料的“打印(yin)頭”懸掛其(qi)上,可以實現XYZ軸3個方向上的自由移pin) 4聳保  芭縋mo)”幾十個小(xiao)時的建築3D打印(yin)機(ji)已經完成(cheng)了工作——這棟其(qi)貌不揚(yang)的小(xiao)樓就是它的作品(pin)。

小(xiao)樓有個響當當的名號——“世界首例原位3D打印(yin)雙層示範建築”。其(qi)特(te)殊性在于,它是一棟“原位3D打印(yin)”出來的建築,是一棟an)揮悶pin)裝、在現場直接將(jiang)主體打印(yin)成(cheng)形(xing)的建築,也是一棟首zhuang)臥擻謎庀xiang)技ji)醪 cheng)功完成(cheng)的雙層建築。同時,這也意味著我國建築3D打印(yin)技ji)跤牘ji)同步發展,甚至在某(mou)些(xie)應用方面已經超越(yue)國外同行xiao)4cong)這個角度(du)看,這棟小(xiao)樓不尋常。

3D打印(yin)技ji)醯 諫鮮蘭ji)90年代中期。一般認為(wei),這是一種以數字模型文件為(wei)基礎,運用粉末狀(zhuang)金屬或塑料等可黏合材料,通過(guo)逐層打印(yin)的方式來構造物(wu)體的技ji)  諍hang)空航(hang)天、醫療產業等領域(yu)都jia)杏τ茫 τ迷誚ㄖ矯婊購萇偌/p>

中國建築技ji)踔行xin)材料工程(cheng)研究(jiu)所所長(chang)助理(li)霍亮(liang)liang)檣埽骸D打印(yin)建築的基本原理(li)與一般打印(yin)機(ji)一樣,要有打印(yin)機(ji)體、噴頭、油墨(mo)、紙張。”如果把建築四周(zhou)搭建的金屬框架視(shi)作打印(yin)機(ji)的機(ji)體,那麼噴吐混凝(ning)土的“打印(yin)頭”就相當于打印(yin)機(ji)的噴頭。建築打印(yin)用的“油墨(mo)”可不是普通的混凝(ning)土,而是為(wei)打印(yin)施工特(te)殊配制pin)拇蠐yin)材料。當然,“紙張”也十分重(zhong)要。在施工前,工人在地(di)下預埋鋼筋(jin),這就相當于“紙張”了。打印(yin)頭通過(guo)一圈一圈連續噴吐寬5厘米(mi)、厚2.5厘米(mi)的打印(yin)材料,經過(guo)層層堆(dui)積建造牆面,不到30個小(xiao)時就能打印(yin)完佔地(di)面積約(yue)120平(ping)方米(mi)的一層樓牆面。而且在打印(yin)過(guo)程(cheng)中,隨著牆體不斷升高,還需要按照圖(tu)紙加(jia)裝an)紙jin),使“紙張”實現動態延伸。

且不說現場觀感,從(cong)技ji)醪忝婷miao)述建築的“打印(yin)”過(guo)程(cheng)也不復雜︰先(xian)是通過(guo)計算(suan)機(ji)軟件完成(cheng)模型分割;接著將(jiang)三維圖(tu)形(xing)信息轉(zhuan)化成(cheng)打印(yin)路徑(jing),同時計算(suan)出打印(yin)速度(du);然後(hou)輸送泵將(jiang)打印(yin)材料送至打印(yin)頭,打印(yin)頭再按照設定程(cheng)序進行三維走位,建築構件就被“打印(yin)”出來了。此次打印(yin)完成(cheng)佔地(di)面積約(yue)120平(ping)方米(mi)的一樓牆面,用時不到30個小(xiao)時。

然而,新技ji)跫jian)單易行的背後(hou)是科(ke)技力量的強大支(zhi)撐。

一是打印(yin)材料不尋常。寬5厘米(mi)、厚2.5厘米(mi)的混凝(ning)土材料一層覆蓋一層,如果下層混凝(ning)土凝(ning)結慢,強度(du)不夠,就無法支(zhi)撐上層材料的重(zhong)量,有可能導致牆面變(bian)形(xing)甚至垮塌;如果凝(ning)結得(de)太(tai)快,每(mei)一層材料與上層材料的有效(xiao)黏合又難以實現。如何讓(rang)混凝(ning)土滿足3D打印(yin)建築的需求(qiu),本身(shen)就是個難題。“我們(men)通過(guo)反復試驗(yan),在普通混凝(ning)土中添加(jia)了外加(jia)劑,通過(guo)調節(jie)材料黏稠度(du)和凝(ning)結時間,解決了這一問題。”霍亮(liang)說。

二是原位3D打印(yin)建築技ji)醪謊俺!?凸鄣di)看,在建築行業引入“3D打印(yin)”技ji)躋延邢xian)例,但(dan)大部分應用都在工廠中完成(cheng)。工廠打印(yin)出能夠組合拼(pin)裝成(cheng)形(xing)的各種建築構件,然後(hou)搬運到建築所在地(di)進行拼(pin)裝。而原位3D打印(yin)建造技ji)蹩梢允迪衷 淮蠐yin),即在現場直接將(jiang)主體打印(yin)成(cheng)形(xing),無需二次拼(pin)裝,這需要克服戶(hu)外環境(jing)變(bian)化帶(dai)來的一系列挑戰(zhan)。對此,施工人員(yuan)在建築周(zhou)邊(bian)裝備(bei)噴霧設施,用于打印(yin)中的保濕和打印(yin)後(hou)的混凝(ning)土養護。“飯要一口一口吃,樓要一層一層印(yin)。在一層牆體打印(yin)完成(cheng)後(hou),我們(men)還需養護至少3天,確保材料強度(du)達(da)到可開展下階段(duan)施工的條(tiao)件。”中建二局廣東(dong)建設基地(di)有限公司總工程(cheng)師甦鎧說。

三是建造難度(du)不尋常。此次實踐(jian),他們(men)采用輪廓工藝,分內外兩(liang)層打印(yin),打印(yin)出的牆體是“空心(xin)”的,方便添加(jia)保暖填充物(wu)。而將(jiang)這項(xiang)技ji)醭cheng)功運用到難度(du)更大的雙層建築建造上,更是一種突破(po)。

〔據新華(hua)網〕


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