乐动网页版_乐动(中国)


    咨询热线:021-80392549

    乐动网页版_乐动(中国) QQ在线 乐动网页版_乐动(中国) 企业微信
    乐动网页版_乐动(中国)
    乐动网页版_乐动(中国) 资(zī)讯 > 3D打印 > 正文

    世(shì)界首例原位3D打(dǎ)印双层示范建筑

    2019/11/29358

    随着3D打印建筑技(jì)术的(de)不断发展,其对整个(gè)建(jiàn)筑(zhù)行业(yè)的影(yǐng)响在(zài)不断加深。日前,“世界首例原位3D打印双层示范(fàn)建筑”在广东成功完成主体结构,意(yì)味着我国建筑3D打印技术在(zài)某些应用(yòng)方面已(yǐ)经超越国外同(tóng)行,未来有望深入改变我们的生(shēng)活。

    两层(céng)小楼,7.2米高,一层层叠起的墙体,颜色灰突突的(de)。在一栋栋摩(mó)天大厦拔地而起、众多地标性建筑彰显特色的今天,这样一栋小楼,显得很平常。

    但是,如果这栋小楼是“3D打印”出来的呢?

        “世界首例原位(wèi)3D打(dǎ)印(yìn)双层示范建筑”效果图。(图片由中(zhōng)建二(èr)局(jú)华南公司提(tí)供)

    这(zhè)栋小楼不寻常(cháng) 

    11月17日,中建二局广东(dōng)建设(shè)基地。一个高(gāo)大的金属框架立在地面,喷吐混凝土材(cái)料的(de)“打印(yìn)头”悬(xuán)挂其上(shàng),可以实现XYZ轴3个方(fāng)向上(shàng)的自由移动。此(cǐ)时,连(lián)续“喷墨”几十个(gè)小时的建筑3D打印机已经完成了工(gōng)作——这栋其貌不(bú)扬的小楼就是它的作品。

    小楼(lóu)有个响当当的名号——“世(shì)界首(shǒu)例原位(wèi)3D打印双层示范建筑”。其(qí)特殊性在于(yú),它是(shì)一栋“原位3D打印”出来的建筑,是一栋不(bú)用拼装、在现场直接将主体(tǐ)打印成(chéng)形的建筑,也是(shì)一栋首次(cì)运(yùn)用这项技(jì)术并成功完成的双层建筑。同(tóng)时,这也意味着我国(guó)建筑(zhù)3D打印技术与国际同步发展,甚至在某(mǒu)些应用方面(miàn)已经超(chāo)越(yuè)国外(wài)同行。从这个角度看(kàn),这栋小(xiǎo)楼不寻常。

    3D打印技术诞生于上世纪90年代中期。一般认(rèn)为,这(zhè)是(shì)一(yī)种以数字(zì)模型文件为基(jī)础,运用(yòng)粉末状金属或塑料等可黏合材料,通过逐层打印的方式来构造物体的技术,在(zài)航空航天、医疗产业等领域都有应用,而应用在建筑方面还很少(shǎo)见(jiàn)。

    中(zhōng)国(guó)建筑技术中心材料工程研究所(suǒ)所长助(zhù)理霍亮介绍:“3D打印建筑的基本原理与一(yī)般打(dǎ)印机一(yī)样,要有打(dǎ)印机体、喷头、油(yóu)墨(mò)、纸张(zhāng)。”如果把建筑四周搭(dā)建(jiàn)的金(jīn)属框(kuàng)架视作打印机的机体(tǐ),那么(me)喷吐混凝土的“打印头”就(jiù)相(xiàng)当于打印机的喷头。建(jiàn)筑打(dǎ)印用的“油墨(mò)”可不是普通的混凝土,而是为打印施工特殊(shū)配制(zhì)的(de)打印(yìn)材料。当然,“纸张”也十分重(chóng)要(yào)。在施工前,工人在地下预(yù)埋钢筋(jīn),这就相当(dāng)于“纸张(zhāng)”了。打印头通过一圈一圈连续喷吐(tǔ)宽5厘米、厚2.5厘米的打印(yìn)材(cái)料,经过层层(céng)堆积建造墙面,不到30个小时就能(néng)打印(yìn)完占地面积约120平(píng)方米的(de)一层楼墙面。而且在打(dǎ)印过程(chéng)中,随着墙体不断升(shēng)高,还需要按照(zhào)图纸加装钢筋,使“纸(zhǐ)张(zhāng)”实现动态延伸。

    “工人可以(yǐ)趁着混凝土砂浆(jiāng)尚未凝(níng)固时在墙体底部开洞,为墙体内的(de)钢(gāng)筋笼(lóng)与地基中的钢筋焊接预留(liú)出空间。”中建二(èr)局广东建设基地有限公司科技(jì)部副(fù)经(jīng)理(lǐ)黄云补充(chōng)说,“手感像是切蛋糕,操(cāo)作起(qǐ)来相当方便”。

    3D打印墙体特写照片。(图片由中建二局华南公司提供)

    打(dǎ)印技术(shù)不寻(xún)常 

    且不说现场观感,从技术层面(miàn)描述(shù)建筑的(de)“打(dǎ)印”过程也不复杂:先是(shì)通过计算机软件完(wán)成(chéng)模型分割;接着将(jiāng)三维图形信息(xī)转化成打印(yìn)路径(jìng),同时计算出打(dǎ)印速度(dù);然后输送泵将(jiāng)打(dǎ)印(yìn)材料送至打印头(tóu),打印头再按照设定程(chéng)序进行三维走位,建筑构件就(jiù)被“打印”出来了。此次打(dǎ)印完成占地面(miàn)积约120平方米的一楼墙面,用时不到30个小时。

    然而,新技术(shù)简单易(yì)行的背后(hòu)是科技力量的强大支撑。

    一(yī)是打(dǎ)印材(cái)料不寻常。宽5厘米(mǐ)、厚2.5厘(lí)米(mǐ)的混凝(níng)土材料(liào)一(yī)层(céng)覆盖一层,如果下层混凝土凝结慢,强度不够,就无法支撑(chēng)上层材料的重量,有可能(néng)导致墙(qiáng)面变形甚至垮塌;如果凝结得太快(kuài),每一层(céng)材料与上层材料(liào)的(de)有效黏合又难以(yǐ)实现(xiàn)。如何(hé)让混凝土满(mǎn)足3D打印(yìn)建(jiàn)筑的需求,本身就是个难(nán)题。“我们通(tōng)过反复试验,在普通混凝土中添加了外(wài)加剂,通过调节材料黏稠度和凝结时(shí)间(jiān),解决了这一问题。”霍亮说。

    二(èr)是原位3D打(dǎ)印建筑(zhù)技(jì)术不寻(xún)常。客(kè)观地看,在建筑行业引入“3D打印”技术已(yǐ)有先例,但大部分应(yīng)用都(dōu)在工(gōng)厂中完成。工厂打印出(chū)能够组合拼装成形的各种建(jiàn)筑构件(jiàn),然后搬(bān)运到(dào)建筑所在地进行拼装。而原位3D打印建造技术可以实现原位打印,即在(zài)现场直接将主体打印成形,无需二次拼装,这需要(yào)克服户外环境变化带来的一系列(liè)挑战。对此,施工人员在建(jiàn)筑周(zhōu)边装备喷雾设施(shī),用于打印中的保(bǎo)湿和打印后(hòu)的混凝(níng)土养(yǎng)护。“饭要一口一口吃,楼要一(yī)层一层印。在一层(céng)墙体打印完(wán)成后,我们还(hái)需养护至(zhì)少3天,确保材料强度达到可开展下(xià)阶段施工的条件(jiàn)。”中建二局广东建设基地有限(xiàn)公司(sī)总工程师苏铠(kǎi)说。

    三是建造(zào)难度不(bú)寻常(cháng)。此次实(shí)践(jiàn),他(tā)们(men)采用轮(lún)廓工(gōng)艺,分内外(wài)两层(céng)打(dǎ)印,打印出的墙体是“空心”的,方便添(tiān)加保暖填充物。而将这(zhè)项技术成功运用到难度更大的双(shuāng)层建筑(zhù)建造上,更(gèng)是一(yī)种突破。

    施工人员在3D打印墙(qiáng)体施(shī)工(gōng)中。(图片由中建(jiàn)二局华(huá)南(nán)公司提(tí)供)

    在不(bú)寻常中求索(suǒ)“寻(xún)常”

    研制3D打印建筑(zhù),意义(yì)何在?

    苏(sū)铠向经济日报-中国经济网记者介绍:与传统施工技术相比,3D打印技术的机械化程度更高、成(chéng)本更(gèng)低;而且整个施工过程不需(xū)要模板(bǎn),不但能节约材料约60%,还可减少建造过程(chéng)中(zhōng)的工艺损耗和(hé)能源消耗;由于3D技术打(dǎ)印房屋全部(bù)使用机械自动化操作,以往要十几名工人操作的项目完全可以减少一半人力;特别重要的是,整个(gè)施工过(guò)程更加安全,工人(rén)的劳(láo)动强度也降低不少。

    站在(zài)更大的格局上看,建筑(zhù)3D打印技术对(duì)整个建筑(zhù)行业的(de)影响亦在不断(duàn)加深。一方面,应(yīng)用(yòng)这(zhè)一技术可实现更(gèng)高的设计自由度(dù),这(zhè)为(wéi)建筑设计师的自(zì)由创(chuàng)作提供了更多(duō)可(kě)能(néng);另一(yī)方面,这一技术可实(shí)现更(gèng)高的定制化要求,能推动建筑(zhù)的标准(zhǔn)化与个性化更好结合。“这将是一个打(dǎ)破传统束缚、使建筑结构顺应个性化需求的(de)过(guò)程。”霍亮说。

    无论技(jì)术有多牛,能否实现大规模应用才是关键。于(yú)是,在一系列(liè)不(bú)寻常(cháng)中求索(suǒ)“寻常”,是建筑(zhù)3D打印技术研发团队始终关注的问题。此次原(yuán)位3D打印技术的成功(gōng)应用(yòng),克服了需要大量机(jī)械吊装预制构件(jiàn)、构件二次(cì)运输等问题,为(wéi)3D打印技术在建筑领域的推广奠定了基础。

    现实地看(kàn),从技术突(tū)破(pò)到应(yīng)用推广(guǎng),建筑3D打(dǎ)印还有(yǒu)很长(zhǎng)一段路要(yào)走,还有一些难题(tí)尚未解决。比如,3D打印具(jù)有(yǒu)无模板的优点,但是(shì)打印墙体中的(de)横向钢筋、竖向钢筋(jīn)、箍筋的布置和连接在目前的工艺(yì)中还不(bú)能有效解决;又如,不同建筑(zhù)环境对打印(yìn)材料(liào)的(de)要求(qiú)也不同,研发具有更优越(yuè)强(qiáng)度及耐久性的建(jiàn)筑3D打印材料,也是建筑3D打印技术(shù)更好推(tuī)广(guǎng)的重(chóng)要基(jī)础(chǔ);再如,建筑3D打印机也需要进(jìn)一步强化能力、实现更多功能,能够根(gēn)据建筑(zhù)的体量大(dà)小、建筑场地附近的施工条件以及施工进度的要求,进行全(quán)尺寸打印、分段组装式打(dǎ)印、群组机器人(rén)集合打印等。

    因此,霍亮(liàng)特别强调:“建筑3D打(dǎ)印技术与现有施工技术是互补的、相互依靠(kào)的关系。研发及应用这一技(jì)术不是要替代现(xiàn)有施工技(jì)术,而是将其作为对现有施工(gōng)技术的一个(gè)强(qiáng)有力(lì)补充(chōng)。”

    虽然未来的不确定性很多(duō),但可以预见的是,由于建筑3D打印技术的不断发展,整个建(jiàn)筑(zhù)行业的设计(jì)、施工思路与方法必将(jiāng)随之变化。建筑师(shī)、工程(chéng)师和建(jiàn)筑工人将借助(zhù)科技之力,将(jiāng)建筑与3D打印(yìn)结合,完成对现有建筑技(jì)术的再造。

    关键词:




    AI人工智能网声(shēng)明:

    凡资讯(xùn)来源注明为其他媒体来(lái)源的信息,均为转(zhuǎn)载自其他媒体,并不(bú)代表本网站赞同其(qí)观点,也不代表本网站对其真(zhēn)实性负责。您若(ruò)对该文(wén)章内容有任何(hé)疑问或质疑,请立即与网站(www.bz.xinxiang.zz.pingliang.ww38.viennacitytours.com)联系,本网站将迅速(sù)给您回(huí)应(yīng)并做处(chù)理(lǐ)。


    联(lián)系(xì)电话:021-31666777   新(xīn)闻、技术文章投(tóu)稿QQ:3267146135   投稿邮箱:syy@gongboshi.com

    精选资(zī)讯(xùn)更多

    相关资讯更(gèng)多(duō)

    热门搜索

    工博士人工(gōng)智(zhì)能网
    乐动网页版_乐动(中国)
    扫描二维码关(guān)注微信
    扫(sǎo)码反馈

    扫一扫,反馈当(dāng)前页面

    咨询反馈
    扫码关(guān)注(zhù)

    微信公众号

    返回顶部(bù)

    乐动网页版_乐动(中国)

    乐动网页版_乐动(中国)