轮廓工艺:混凝土中的3D打印
混凝土可能是世界上使用最广泛的建筑材料。如今,任何想用它建房的人不仅需要一块地,最重要的是需要一件事:时间。在外壳,即地基、外墙和屋顶结构完成之前,长达三个月的时间是很常见的。混凝土传统上是在施工现场或在预制厂使用模板成型的。混凝土模板是一种插入钢筋的铸造模具。然后用混凝土填满模具。模板元件的使用与对人员和设备的需求增加有关,也对建筑项目的工期和总体成本有相当大的影响。
如果要减少材料、成本和时间,有一项技术受到了特别关注:增材制造或3D打印。这项技术的潜力并没有被建筑业所忽视。今天,各个研究部门都在研究混凝土的直接3D打印。有一个过程非常突出:Contour Craftig或3D混凝土打印。据说,整个房屋可以在短短24小时内建成。这项技术的背后是什么?是时候仔细研究一下了。
什么是 "轮廓加工"?
轮廓工艺指的是3D混凝土打印的一种特殊形式。在这个过程中,一个连接在龙门吊上的挤压机喷嘴被用来涂抹混凝土混合物。起重机或挤出机的喷嘴沿着建筑物体的数字平面图行进,并将混凝土层放在彼此的上面–在某种程度上类似于FDM工艺。值得注意的是,Contour Crafting一词是Contour Crafting公司的商标。该公司由Behrokh Khoshnevis创立,于2008年开始研究使用挤压机进行直接混凝土3D打印。其他领先的制造商,特别是在混凝土模板行业,也致力于3D混凝土打印的发展,包括多卡和佩里等公司。
混凝土中的轮廓工艺或3D打印是如何工作的?
与所有3D打印过程一样,CAD数据构成了打印过程的基础。这种计算机生成的数据被送入3D打印机。大多数混凝土3D打印机的工作方式是类似的:通过连接在可移动轴上的喷嘴,将各层混凝土放在彼此的上面。在这个过程中,打印机或喷嘴在平面图上逐层向下移动,从而拉起了内墙和外墙。窗户和门框的凹槽通常已经在数字平面图中显示,并相应地由打印机保持空闲。快速固化的特殊混凝土经常被用作材料。超高性能混凝土(UHCP混凝土),其特点是对物理或化学影响有很强的抵抗力,而且硬化速度特别快。这实现了连续和不间断的3D打印。
Contour Crafting是用来做什么的?
混凝土3D打印技术是快速建造房屋或仓储设施的理想选择。它仍处于发展阶段,只有少数3D打印的房屋。但建筑业继续在这个制造过程中辛勤工作。如果该技术成熟并被证明是有效和高效的,那么越来越多的人可以3D打印自己的家,这可能是几年的事。
混凝土中的轮廓工艺或3D打印的优势是什么?
混凝土3D打印带来了决定性的优势:节省时间和成本。与传统的房屋建筑不同,轮廓工艺不需要任何模板来浇筑混凝土墙。设置模板和铺设路缘石等工作步骤已不再需要。因此,使用3D打印机建造房屋只需要几个工人。相应地,成本也会降低:如果只有打印机需要工作,腾出的资源就可以用在其他地方。材料和劳动力成本降低了,项目的完成在整体上也加快了。混凝土3D打印技术在自然灾害发生后可能特别有用,例如,当许多庇护所需要快速重建时。
在未来,Contour Crafting还可能有哪些用途?
建筑业面临许多挑战,包括谨慎使用有限的资源、持续增长的世界人口、不断上涨的材料成本和对可负担住房的需求。这就是3D混凝土打印可以提供补救措施的地方。有了适当的软件解决方案,建筑可以以这样一种方式进行规划,即只使用必要的确切数量的材料。此外,混凝土3D打印可用于快速和具有成本效益地创建新的住房,甚至在自然灾害或其他人道主义危机之后。这些可能性使混凝土3D打印对建筑业很有意义,是一种有前途的技术方法。
轮廓制作在voxeljet是什么样子的?
在voxeljet,我们(还)没有使用任何形式的混凝土3D打印。尽管我们的粘合剂喷射技术也允许我们直接3D打印混凝土,但这个方向的项目仍处于研究阶段。然而,可行性是存在的:我们可以用一个重涂机将水泥或混凝土粉末涂在建筑平台上,然后用我们的打印头打印一个特殊的水基粘合剂,而不是沙子或塑料。可能的应用可以是,例如,混凝土浇注的整体模板。
轮廓制作的项目实例
德国第一个3D打印的住宅建筑来自Peri,一家专门从事模板的公司。示范对象被特别用于展示目的,以使市场熟悉该技术。
在voxeljet,我们依靠3D打印和传统模板施工的结合。利用我们的粘合剂喷射技术,我们可以打印高度复杂的模板元件,如果经过适当的后期处理,可以像传统模板元件一样在施工现场使用。这种技术方法的特点首先是有可能节省材料,以及使用特殊模板实现复杂的多弯曲物体的可行性。