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1、建筑3D打印材料Building 3D Printing Materials建筑3D打印 技术建筑3D打印 材料 建筑3D打印 前瞻Mainu 3D打印技术是什么？利用“逐层”打印技术在三维空间内利用各类材料打印三维实体产品的技术工业设计汽车航空航天生物医学电子土木工程建筑3D打印技术建筑3D打印技术建筑3D打印技术建筑3D打印技术建筑3D打印技术建筑3D打印技术建筑3D打印技术Building 3D Printing Technology技术原理 将混凝土构件利用计算机进行 3D 建模和分割生产三维信息，然后将配制好的混凝土拌合物通过挤出装置，按照设定好的程序，通过机械控制，由喷嘴挤出进行打
2、印，最后得到混凝土构件。建筑3D打印技术Building 3D Printing Technology 轮廓工艺是一项混合技术，主要包括外部轮廓和内部轮廓两部分，通过挤压成型形成外部轮廓，再通过挤压浇筑或注入来填充内部。工艺轮廓工艺轮廓工艺工艺无 模 成 型节 省 材 料施 工 工 期 短人 工 需 量 求 少可 打 印 复 杂 结 构建筑3D打印材料Building 3D Printing Materials材 料催 生技 术技 术催 生材 料Materials建筑3D打印材料Building 3D Printing Materials凝结时间骨料粒径配合比外加剂建筑3D打印技术特性对材料的
3、要求技术催生材料技术催生材料建筑3D打印技术特性对材料的要求凝结时间技术特性：无支撑 、逐层打印、轮廓工艺材料特性需求：相对较快的凝结时间； 相对较快的强度发展。改良方法: 1. 改变水泥矿物组成、熟料细度等； 2. 采用凝结与强度发展较快的水泥； （采用硫铝酸盐水泥、铝酸盐性 硅酸盐水泥）技术催生材料建筑3D打印技术特性对材料的要求技术特性：无支撑 、逐层打印、轮廓工艺材料特性需求：相对较快的凝结时间； 相对较快的强度发展。改良方法: 1. 改变水泥矿物组成、熟料细度等； 2. 采用凝结与强度发展较快的水泥； （采用硫铝酸盐水泥、铝酸盐性 硅酸盐水泥）技术催生材料建筑3D打印技术特性对材料的
4、要求骨料粒径技术特性：喷嘴工艺施工材料特性需求: 合适的骨料粒径大小 过大: 堵塞喷嘴； 过小: 水化速率过快，水化热过高改良方法: 寻找合适的骨料粒径技术催生材料建筑3D打印技术特性对材料的要求技术特性：喷嘴工艺施工材料特性需求: 合适的骨料粒径大小 过大: 堵塞喷嘴； 过小: 水化速率过快，水化热过高改良方法: 寻找合适的骨料粒径技术催生材料建筑3D打印技术特性对材料的要求配合比技术特性：无支撑 、逐层打印、轮廓工艺材料特性需求: 除了满足施工形态需求外，还 要满足耐久性与强度的需求。改良方法: 基于3D打印技术的特点，建立新的 理论，开展新的研究。建立新的计 算模型，以及硬化理论模型、服
5、役 寿命预测模型等。技术催生材料建筑3D打印技术特性对材料的要求技术特性：无支撑 、逐层打印、轮廓工艺材料特性需求: 除了满足施工形态需求外，还 要满足耐久性与强度的需求。改良方法: 基于3D打印技术的特点，建立新的 理论，开展新的研究。建立新的计 算模型，以及硬化理论模型、服役 寿命预测模型等。技术催生材料建筑3D打印技术特性对材料的要求外加剂技术特性：无支撑 、逐层打印、轮廓工艺材料特性需求: 良好的出泵形态保持能力； 良好的体积稳定性； 较高的塑性粘度； 不具有流淌性却具有好的可塑性改良方法: 加入促凝剂、早强剂、复合体积稳定 剂（VS）、合成纤维等，改良胶凝材 料形态与体积稳定性不具有
6、流淌性却具有好的可塑性同时应有较快的凝结时间和较高的早期强度。技术催生材料建筑3D打印技术特性对材料的要求材料促进技术地质聚合物水泥Geopolymers Cement材料促进技术地质聚合物是由共价键相连的矿物分子所组成的链或网络。Geopolymers are chains or networks of mineral molecules linked with co-valent bonds.材料促进技术波特兰水泥与地质聚合物水泥Portland Cement Chemistry VS. Geopolymer Chemistry矿物聚合材料水泥材料促进技术绝缘性高冻融循环耐受性高冻融循环耐
7、受性触变性可调整的凝结时间热冲击耐受性耐火性流动性稳定的高强度盐碱、酸耐受性建筑3D打印前瞻Building 3D Printing Preview建筑3D打印前瞻Building 3D Printing Preview值得期待的未来 更少的建筑垃圾 更为广泛的原材料 更少的劳动力投入 更智能化的建筑过程 更短的建设周期 更多的结构可能性 更低的建造成本 使星际建筑成为可能建筑3D打印前瞻Building 3D Printing Preview值得期待的未来建筑3D打印前瞻Building 3D Printing Preview值得期待的未来建筑3D打印前瞻Building 3D Printi
8、ng Preview值得期待的未来建筑3D打印前瞻Building 3D Printing Preview尚需解决的问题p 水泥材料的合适配方p 配套软件的开发p 打印精度不足p 打印设备成本较高p 无法适应大规模制造p 结构耐久性问题参考文献Reference杨建江, 陈响. 3D打印建筑技术及应用趋势J. 施工技术, 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
9、printing technologyJ. Acta Astronautica, 2014, 93(1):430-450.范诗建, 杜骁, 陈兵. 磷酸盐水泥在3D打印技术中的应用研究J. 新型建筑材料, 2015, 42(1):1-4.蔺喜强, 张涛, 霍亮,等. 水泥基建筑3D打印材料的关键技术及应用研究C/ 全国特种混凝土技术. 2015.张大旺, 王栋民. 3D打印混凝土材料及混凝土建筑技术进展J. 硅酸盐通报, 2015, 34(6):1583-1588.Prof. Dr. Joseph Davidovits Geopolymer Institute 02100 Saint-Quentin, France, Environmentally Driven Geopolymer Cement Applications. www.geopolymer.orgRENCA-geocementWikipedia: Geopolymer; https:/en.wikipedia.org/wiki/GeopolymerThanks
