南洋理工大學研究用大量灰燼混合物進行建筑3D打印

3D打印快訊
2019
10/18
12:08
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來源:中國3D打印網

南洋理工大學的學生Biranchi Panda在最近發表的《用于數字混凝土建筑的高容量粉煤灰混合物的3D打印》中,探索了如何改進基于粉煤灰的地質聚合物并將其用于建筑的3D打印。混凝土是世界上使用最廣泛的材料之一,承包商現在可以從纖維增強,聚合物制成甚至自密實的材料中選擇多種選擇。使用SCC有許多好處,包括流動性,表面質量,耐用性等。然而,復雜幾何形狀的制造仍然具有挑戰性,需要增加費用并需要更多的人力。

3D打印不僅受到建筑行業工業用戶的關注,而且作為一種比常規方法更快,更實惠,更通用的技術,它也迅速受到人們的關注。 3D打印系統通常包括:
1、物料混合罐
2、抽料系統
3、擠出系統,帶有帶噴嘴的打印頭
4、電子控制箱
5、安全系統

影響粉煤灰混凝土性能和性能的因素

地質聚合物堿化的圖形模型

與計算機輔助設計(CAD)相比,建筑信息模型(BIM)具有更好的拓撲優化,更多的設計機會,制造速度快以及能夠構建可能不包含的項目的優勢。這項技術還具有減少3D打印對環境的影響的潛力,這是另一個積極的好處,因為目前水泥產量占全球CO2產量的5%。目前,基于粉煤灰的可持續材料看上去非常有吸引力,因為它們可以比普通波特蘭水泥生產的二氧化碳排放量少80%,而且機械性能也更高。

眾所周知,觸變性是所有3D打印項目的重要特性之一。由于絮凝,PC具有固有的優良觸變性,在存在任何異物(如FA,沙子,填料)的情況下,其膠體網絡會破裂,從而導致觸變性喪失。這樣的例子之一就是高粉煤灰(HVFA)材料,它不僅具有低觸變性,而且硬化速度慢。盡管具有可持續性,但較差的早期機械性能限制了其在3D打印項目中的應用。”

a)D形打印機和(b)具有所有多余原材料的最終印刷部件

這個問題就是Biranchi Panda進當前研究方向,希望能改善HVFA粘合劑的可印刷性,并全面了解HVFA水泥和地質聚合物。Panda考慮的第一步是創建可流動的擠出材料,以在整個過程中保持其形狀。使用3D打印時,該過程可以直接在建筑工地或將預制零件放在一起然后運輸進行組裝的其他位置進行。

細砂河粉用于制備砂漿,因為在新加坡很容易獲得。由Panda和研究小組準備的混合物可改善觸變性,因為它們可以測量抗壓,抗彎和抗張強度。還進行了微結構分析。最終,粉煤灰水泥被認為是“可印刷的”。

法國XtreeE的3D混凝土印刷復雜自由形式模型示例

隨著3D打印成為主流,從辦公室和房屋的建造到大規模混凝土打印機的開發,建筑業受到了許多積極的影響。

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