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像打印东西一样用3D打印盖房子 世界首例原位3D打印双层示范建筑主体结构完成

2019-11-19 15:41:36    来源:中工网

中工网讯(中工网记者赵剑影 通讯员张文宇 马启迪 朱冲)11月17日,中建机械制造的建筑3D打印机在中建二局广东建设基地完成了一栋7.2米高的双层办公楼主体结构的打印,它是“世界首例原位3D打印双层示范建筑”。这标志着原位3D打印技术在建筑领域取得突破性进展。

“3D打印建筑的基本原理与一般打印机一样,要有打印机体、喷头、油墨、纸张。”中国建筑技术中心材料工程研究所所长助理霍亮介绍说。如果把建筑四周搭建的金属框架视作打印机的机体,那么喷吐混凝土的打印头就相当于一般打印机的喷头,但它喷出的混凝土是需要特别配制的。有了打印机、打印头和打印材料,“纸张”当然也是必不可少的。“在施工前,我们在地下预埋了钢筋笼,这就相当于‘打印纸’。”中建二局广东建设基地有限公司科技部副经理黄云说,“在打印过程中,随着墙体的不断长高,还得按照图纸去加装钢筋。”

据了解,3D打印技术主要用在房屋建造过程中的主体施工阶段,传统工艺在主体施工中涉及到模板、钢筋和混凝土三个方面。3D打印技术的所有工艺也是围绕着这三个内容进行的,目前3D打印还无法打印钢筋,钢筋布置还需要依靠人工。但混凝土浇筑所需要的模板,在3D打印建筑的施工现场却没有,因为3D打印头里喷出的混凝土可不一般。

3D打印建筑喷吐混凝土和传统施工浇筑混凝土一样,要一次完成,不能间断。打印头通过一圈一圈连续喷吐宽5厘米、厚2.5厘米的打印材料,经过层层堆积建造墙面。如果下层混凝土砂浆凝结慢,没有形成足够的硬度,就无法支撑上层材料的重量,导致墙面变形甚至垮塌;如果凝结太快,又会出现和上层材料的黏合问题。“我们通过反复试验,在一般的混凝土砂浆中添加了外加剂,通过调节材料粘稠度和凝结时间,终于开发出了3D打印所需要的混凝土,而且它的强度能达到C40-C60,完全满足建筑强度的要求。”霍亮说。

“建筑3D打印技术是基于计算机智能控制实现建筑构件及建筑免模板的施工工艺,在曲面建筑和穹顶式建筑建造上具有明显优势,同时为设计师自由创作提供了可能。”中国建筑技术中心材料所所长张涛说。3D打印技术无疑将推动制造业的数字化发展,在3D打印的世界里,建筑师、工程师和建筑工人将借助科技之力,将建筑与3D打印结合,完成对现有建筑技术的再造。

据专家介绍,目前虽然3D打印技术没有真正批量应用在建筑工程中,但原位3D打印技术的成功应用,无疑对3D打印技术在建筑领域的推广奠定了基础。3D打印建筑在大大节省建筑用料的同时,还可以降低施工成本。建筑3D打印可以充分利用打印智能控制,使建筑一次成型,节约材料60%,同时可减少建造过程中的工艺损耗和能源消耗。“我们这个项目建筑面积约230平方米,分为上下两层,打印部分为墙体和构造柱,主体打印部分仅需3天。”霍亮说,“由于3D技术打印房屋全部使用机械自动化操作,以往要十二三名工人操作的项目减少了一半人工。”

关键词: 打印东西 3D打印

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