本文作者:大庆钢结构设计

3d打印建筑的优缺点(3d打印建筑前景如何)

大庆钢结构设计 2周前 ( 11-15 19:48 ) 993 抢沙发
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本文目录一览:

3D打印建筑的技术简介

美国南加州大学工业与系统工程教授比洛克·霍什内维斯一直在研究一种新工艺。这种新工艺使打印技术在不到20小时3d打印建筑的优缺点的时间内建造一幢面积2500平方英尺3d打印建筑的优缺点的建筑。该项目获得美国宇航局和美国军方的支持和资助。霍什内维斯相信他的项目可以帮助全大约10亿世界急需改善住房条件的人提供足够住房。他把该工艺称为“轮廊工艺”3d打印建筑的优缺点,并且很希望在将来某天看到成为现实。

“轮廊工艺“的概念在设计上很简单,但是实施起来相当复杂。该工艺由一个巨型的三维挤出机械构成。它的操作很像我们见到的打印机操作原理,不过有一个明显不同的地方:它挤出是混凝土。

在“轮廊工艺”系统的挤压头上使用齿轮传动装置来为房屋创建基础和墙壁。它的原理跟使用泥造砖极戎相似,建成的建筑能够抵挡地震和其他自然灾害。霍什内维斯称使用该工艺不仅造价便宜、快速建造,而且对环境友好,建设造价和材料大幅度降低。

随着3D打印技术的完善,越来越多的物品都可以由3D打印完成。截至2013年1月,这些3D打印而成的产品都是小件物体。不过,3D打印的潜力远不止可以生产DIY的家居物品这么简单。实际上,这项技术甚至可以彻底颠覆传统的建筑行业。2013年1月,一位荷兰的建筑师就表示他要用3D打印技术建造一栋建筑。

24小时打印10间房

据《北京青年报》21日称,此次打印出的房子不大,最高不过两层,面积也就十来个平方,墙体呈现出年轮蛋糕的结构,由一层层水泥材料堆叠而成,每层大约2厘米高。

与众不同的墙体,其实是用一种特殊的“油墨”,根据电脑设计图纸和方案,在现场层层叠加“喷绘”而成。至于打印过程中的玄机,这项技术的发明者,上海盈创装饰集团的董事长马义和说,这是他们眼下的最高机密。不过从拍摄的打印现场视频片段可以看到,一只巨大喷头像奶油裱花一样源源不断喷出灰色油墨,油墨呈“Z”字形排列,层层叠加,很快便砌起3d打印建筑的优缺点了一面高墙。

之后,墙与墙之间还可像搭积木一样垒起来,再用钢筋水泥进行二次“打印”灌注,连成一体。马义和介绍,整个打印过程,只需要一张图纸、一台电脑、就地取材制造的足够“油墨”,就可以在24小时内打印出10幢200平方米建筑。

打印机底面积堪比篮球场

打印一张A4纸的打印机,体积已经不小,要打印一幢房子,该要一台多大的打印机?上海盈创装饰集团称,高6.6米、宽10米、长32米的打印机,底面占地面积足有一个篮球场那么大,高度足有三层楼高。且打印机长度还可以延伸,完全拉开足有150米长。马义和前几年对它完成了设计研发,然后全球定制零部件,最终在苏州工厂组装而成。这次现身青浦的3D打印房屋,就是在苏州打印好后搬运到上海的。

“用3D打印机来造房,是世界各国建筑师的梦想。此前,俄罗斯曾发布一幢3D打印建筑,但他们的原理是打印一个个像乐高积木一样的配件,然后通过组装做成建筑的墙体3d打印建筑的优缺点;荷兰打印了一个景观房建筑叫莫比乌斯环,是通过用沙子和黏合剂的方式打印若干个模块进行组装,最终,也没有打印出完整的房子。而有了这台打印机,就可以就地取材,制造打印‘油墨’,打出整栋房子。”马义和称。

“油墨”取材于建筑垃圾

在大多数人概念中,油墨肯定是液体的,“水”怎么造房子,能住人吗?马义和表示,“油墨”是一种经过特殊玻璃纤维强化处理的混凝土材料,其强度和使用年限大大高于钢筋混凝土。“空心墙体不但大大减轻了建筑本身重量,还可以随意填充保温材料,并可任意设计墙体结构,一次性解决墙体的承重结构问题,因此无论是桥梁、简易工房、剧院,还是宾馆和居民住宅,其建筑体的强度和牢度都符合且高于国家建筑行业标准。”而“油墨”挤出后会很快凝固,保证打印机能连续打印。

马义和说,“如果是整栋25层的住宅楼,只要打好地基,仅十天半月即可完成整栋楼的建筑框架。之后安装好门窗,排好各类电线管道,再由打印机打印出整体的复合地板和家具,业主一个多月就可拎包入住” ;“现在,你看中了外滩的哪栋建筑,或者喜欢全球哪套品牌家具,只要用照相机拍下来,将设计图纸输入电脑,很快就可拷贝不走样地打印出来。”

3D打印优势:环保且成本低

打印建筑牢度怎样,能用多少年?如果在将来推出3D打印住宅,有人会买吗?

面对这些疑问,马义和回答说,在他眼里,3D打印不仅是一种全新的建筑方式,更是一种颠覆传统的建筑模式。它更加坚固耐用、保护环境、高效、节能,不仅解放人力,还能大大降低建造成本。据他介绍,3D打印最大亮点就是把建筑垃圾再利用,同时让新建建筑不会产出新的建筑垃圾。“今后建筑工地不会再是一片狼藉,城市空气质量也会得到改善。”

与传统建筑行业相比,3D打印的建筑不但建材质量可靠,还可节约建筑材料30%-60%、缩短工期50%-70%、减少人工50%-80%……据他测算,打印至少能使建筑成本降低50%以上,让更多人住得起房子。不过,新型“油墨”打印的建筑,其刚度、强度和耐久性等综合性能还待进一步验证。

建筑专家质疑原材料

创新值得肯定,但3D打印住宅还有很长的路要走。

因青浦打印建筑的亮相,这一周来马义和成为建筑业内的关注热点。而他的下一步计划,将在全国寻找合作方,在全国间隔300公里范围内建100家梦工厂,今后就地取材,就地制造油墨,就地打印。不过,对于如此大手笔的规划,似乎也有人表示了担忧。有专家表示,虽然在理论上运转良好,但当规模变大后,可能会突然失效。在很长的时间里,3D打印房屋可能只会用在一些临时建筑上。

同济大学建筑系教授来增祥同样表示,3D打印在建筑新材料开拓和建筑工艺上的创新探索值得称赞,不过3D打印房屋要真正普及,恐怕还需斟酌。比如该3D打印“油墨”的构成主要是高标号水泥和玻璃纤维。而据他所知,某些国家禁止建筑物大量使用玻璃纤维,因为玻璃纤维会影响人体呼吸系统。高强度水泥未来的回收也有困难,目前我国高层住宅普遍使用的是钢筋混凝土或全钢结构,其中钢铁可以回收,因此传统建筑材料在未来的一段时期内依旧有很大优势。此外,建筑不光有外在的形态,特别是人居住宅,更需要对内部结构、综合强度、刚度、防火性、使用年限等多方面进行综合考量。来增祥认为“油墨”的承载力强度、耐久性等各项指标是否符合标准,还有待专家和有关部门的权威检测和认证。

3D打印的优点是什么?

优点1:制造复杂物品不增加成本

就传统制造而言,物体形状越复杂,制造成本越高。对3D打印机而言,制造形状复杂的物品成本不增加,制造一个华丽的形状复杂的物品并不比打印一个简单的方块消耗更多的时间、技能或成本。制造复杂物品而不增加成本将打破传统的定价模式,并改变我们计算制造成本的方式。

优点2:产品多样化不增加成本

一台3D打印机可以打印许多形状,它可以像工匠一样每次都做出不同形状的物品。传统的制造设备功能较少,做出的形状种类有限。3D打印省去了培训机械师或购置新设备的成本,一台3D打印机只需要不同的数字设计蓝图和一批新的原材料。

优点3:无须组装

3D打印能使部件一体化成型。传统的大规模生产建立在组装线基础上,在现代工厂,机器生产出相同的零部件,然后由机器人或工人(甚至跨洲)组装。产品组成部件越多,组装耗费的时间和成本就越多。

3D打印机通过分层制造可以同时打印一扇门及上面的配套铰链,不需要组装。省略组装就缩短了供应链,节省在劳动力和运输方面的花费。供应链越短,污染也越少。

优点4:零时间交付

3D打印机可以按需打印。即时生产减少了企业的实物库存,企业可以根据客户订单使用3D打印机制造出特别的或定制的产品满足客户需求,所以新的商业模式将成为可能。如果人们所需的物品按需就近生产,零时间交付式生产能最大限度地减少长途运输的成本。

优点5:设计空间无限

传统制造技术和工匠制造的产品形状有限,制造形状的能力受制于所使用的工具。例如,传统的木制车床只能制造圆形物品,轧机只能加工用铣刀组装的部件,制模机仅能制造模铸形状。3D打印机可以突破这些局限,开辟巨大的设计空间,甚至可以制作目前可能只存在于自然界的形状。

打印过程-三维设计

三维打印的设计过程是:先通过计算机建模软件建模,再将建成的三维模型“分区”成逐层的截面,即切片,从而指导打印机逐层打印。

设计软件和打印机之间协作的标准文件格式是STL文件格式。一个STL文件使用三角面来近似模拟物体的表面。三角面越小其生成的表面分辨率越高。PLY是一种通过扫描产生的三维文件的扫描器,其生成的VRML或者WRL文件经常被用作全彩打印的输入文件。

以上内容参考 百度百科-3D打印

3D打印有哪些优点?

3D打印有:提高了效率3d打印建筑的优缺点,其一体成形的特点可以用于优化复杂零部件的结构,从而达到减轻重量、增加使用寿命、提升性能等效果的优点。

3D打印技术,即增材制造技术,可以通过不断叠加和粘合材料层,从无到有地构建出一个完整的功能部件。3D打印带来的这一转变对制造流程和产品形态所产生的影响是巨大的。

借助3D打印技术,制造产品不再需要设计或制造昂贵的模具,设计者的创意可以直接通过3D打印机成为现实,极大降低了成本和时间。

扩展资料

3D打印通常是采用数字技术材料打印机来实现的。常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型,后逐渐用于一些产品的直接制造,已经有使用这种技术打印而成的零部件。

该技术在珠宝、鞋类、工业设计、建筑、工程和施工(AEC)、汽车,航空航天、牙科和医疗产业、教育、地理信息系统、土木工程、枪支以及其3d打印建筑的优缺点他领域都有所应用。

2019年1月14日,美国加州大学圣迭戈分校首次利用快速3D打印技术,制造出模仿中枢神经系统结构的脊髓支架,成功帮助大鼠恢复了运动功能。

参考资料来源:百度百科-3D打印

参考资料来源:人民网-从专利视角看3D打印助力产业转型升级

3d打印建筑的优缺点(3d打印建筑前景如何) 结构污水处理池施工

简要说明四种主要3D打印工艺的优缺点是什么?

3d打印工艺的优缺点:

SLA(光固化技术 )的优缺点

优点:

1.成型过程自动化程度高。

2.尺寸精度高。SLA原型的尺寸精度可以达到±0.1mm。

3.表面质量优良。

4.系统分辨率较高,可以制作结构比较复杂的模型或零件。

缺点:

1.零件较易弯曲和变形,需要支撑。

2.设备运转及维护成本较高。

3.可使用的材料种类较少。

4.液态树脂具有气味和毒性,并且需要避光保护。

5.液态树脂固化后的零件较脆、易断裂。

SLS ( 粉末烧结技术 )的优缺点

优点:

可直接制作金属制件(独有)。

材料选择广泛。

可制造复杂构件或模具。

不需要增加基座支撑。

材料利用率

缺点:

样件表面粗糙,呈现颗粒状。

加工过程会产生有害气体

FDM(熔融沉积)的优缺点

优点:

整个系统构造原理和操作简单,维护成本低,系统运行安全。可以使用无毒的原材料,设备系统可在办公环境中安装使用。

工艺干净、简单、易于操作且不产生垃圾。

独有的水溶性支撑技术,使得去除支撑结构简单易行,可快速构建瓶状或中空零件以及一次成型的装配结构件。市面最成熟的技术,很多公司都是生产此类产品的,像极光的。。

原材料以材料卷的形式提供,易于搬运和快速更换。

可选用多种材料,如各种色彩的工程塑料ABS、PC、PPSF以及医用ABS等。

缺点:

成型精度相对SLA工艺较低,精度0.178mm。

成型表面光洁度不如SLA工艺。

成型速度相对较慢

光固化3D打印的优缺点分别是什么呢?

3d打印对于现在而言,早已不再是罕见的新闻,在许多城市,它已被应用于建筑、医疗等领域,有的地方还有3d打印的网红景点,如桥梁、雕像等。与此同时,3d打印产品的更新换代越来越快,最早应用于市场的光固化3d打印机依然有其可为之处。目前常见的光固化3d打印按其具体实现形式分为SLA、DLP、LCD三种,以LCD为例,简单讨论其优缺点。

首先,LCD光固化3d打印机的一个很明显的特点,就是具有高精度。从行业实力品牌纵维立方提供的信息来看,旗下光固化Photon系列目前精度可达50微米,优于第一代SLA技术,与目前先进的桌面DLP技术无关。光固化3d打印机可以保证打印成型后的准确性,有利于一些建筑零件的打印。

而且,LCD和DLP技术一样,由于是表面成型光源,所以一次打印多个零件不影响速度,为大规模批量生产提供了有利条件。

在喜爱3D打印的用户非常关心的价格方面,光固化3d打印机也很经济,与其他3d打印机相比,成本更容易控制。此外,光固化3d打印机结构简单,易于组装和维护。另外,从理论上来说,所有的光固化树脂都是可以兼容的,这样还可以省去很多麻烦。无论是从价格上看,还是从技术方面上看,性价比是值得一提的,这也是光固化3d打印机较为明显的优势。

当然,光固化3d打印机有很多的优点,自然也有不足的地方,如依然存在打印速度慢等问题,但是随着行业的发展,不足之处正在不断缩小甚至消除。如上面提到的光固化Photon,最快速度能达到近100mm/h,这个速度已经比最初的光固化要快好几倍了。技术的不断迭代,在未来还有望变得更快。

近几年,国内的光固化3D打印已经取得了很大的进步,也诞生了不少有实力有潜力的公司。像纵维立方品牌旗下的光固化Photon,在光固化技术开发方面积累了非常丰富的经验,在技术上也处于行业领先地位。未来,光固化发展会带来更多的惊喜和可能。

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