详细的混凝土外墙与工业3D打印。Voxeljet公司的砖块

在金属铸造行业，模具和型芯的3D打印几乎已经成为普遍现象。混凝土浇注方面的情况有些不同，但这种情况即将改变。这是因为模板元件的3D打印具有相当大的潜力，特别是在生产复杂的、结构化的和详细的元件方面。voxeljet公司的石头展示了当你把3D打印、混凝土铸造和建筑创意结合起来时，会有什么可能。

你可能会认为是几个石匠花了几个月的时间用实心石料雕刻出来的–但它的背后是一种非常不同的制造技术：最先进的3D打印。

而不是从固体中取出材料，复杂的形式被打印出来，随后用液体混凝土填充。因此，该艺术品将最新的塑形技术与最先进的高科技混凝土相结合，是建筑和施工中前所未有的应用基础。除了传统方式难以形成的复杂弧度外，3D打印还特别适用于整个混凝土外墙或单个外墙元素。

3D打印作为一种增材制造工艺，几乎每天都在征服各种行业的新应用领域。走在最前面的是：voxeljet作为工业3D打印机的领先制造商。到目前为止，金属铸造厂一直是Voxeljet所提供的工艺的主要用户。这是因为3D打印可以在最短的时间内用沙子生产出高度复杂的模具和型芯，而且精度高。用户可以节省整个工作步骤，如设计昂贵的模具工具，因为生产3D打印的砂模和砂芯只需要一个CAD文件。然后Voxeljet服务中心按要求生产这些模具。

在3D打印的帮助下，建筑和施工行业的混凝土外墙

通过混凝土公司的石料，voxeljet展示了3D打印在建筑和建筑行业的新的可能应用。就像金属一样，混凝土也可以被浇筑在砂印的模具中。根据不同的应用和复杂程度，砂模的印刷可以创造出可重复使用的和丢失的模板。3D打印的优势在于无需工具、成本优化的制造过程。voxeljet 3D打印系统可以在最短的时间内生产出具有高度复杂几何形状的模具，而且精度惊人。使用传统的生产方法，这样复杂的形状只有通过大量的努力才能实现，甚至完全不可能生产。

voxeljet认为混凝土浇注在建筑和施工行业的未来应用领域。外墙、室内设计元素甚至家具都可以通过voxeljet的3D打印系统轻松实现，艺术和设计行业的物品也是如此。voxeljet与Dade-Design Concrete works GmbH（高端混凝土设计和模具制造方面的领先专家）合作，在第一次试验中成功地生产了voxeljet公司的石头，没有出现任何问题。

由于3D打印的设计自由度，即使是高度复杂的几何形状，带有暗槽和故意的不平整，也能顺利实现。通过铸造公司的石头，我们能够生产出传统方式根本无法实现的几何形状。

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打印过程：从CAD文档到完工的真实物体

最初只是CAD设计文档。为了充分利用3D打印的优势，voxeljet选择了混合制造，结合打印模型和传统元素。复杂的部分，标志石的前面部分交由3D打印来完成。简单的几何形状，如直线型表面，则用传统木模。

voxeljet公司标志石的主要复杂部分在于从岩石结构上凸显出来的logo。利用 3D打印的手段，可以实现无限自由的设计，即使是带有倒扣和有意为之的凹凸几何结构也毫不费力的予以实现。voxeljet市场应用总监Tobias King说：“公司标志石的浇铸案例，足以证明我们可以生产出用传统铸造手段无法实现的几何结构。

打印初始，CAD文档加载到打印机系统中，模型被一体打印成型。标志石的模型在voxeljet VX4000的打印机上进行，仅一个晚上的时间就完成所有的打印任务。VX4000是目前世界上最大的工业级3D打印系统，成型尺寸为4x2x1m（LxWxH）。在VX4000的平台上铺设一层仅为300μm层厚的砂子，之后打印头有选择性地喷涂粘结剂。打印任务结束之后，去除未粘结的砂子并用压缩空气进行吹扫。在准备混凝土浇铸之前，我们将模型浸入PU胶中用于封闭孔隙同时密封表面。

混凝土块浇铸

voxeljet公司的标志石是建筑和建造行业3D打印可行性应用的一个示范案例。和金属浇铸一样，混凝土同样可以浇到打印好的砂模中。根据应用和几何结构的复杂程度，可以用3D打印做出可重复使用的靠模以及一次性型芯。3D打印的优势在于它是一种无需工具，成本优化的生产工艺。 voxeljet的3D打印系统可以在尽可能短的时间内生成出高精度的复杂几何模型。而用传统的生产方法，很难或者完全不可能生产出这类形状复杂的模型。voxeljet看到了建筑和建造行业上混凝土浇筑应用的巨大潜力。使用voxeljet的3D打印系统，可以轻松实现对外墙、室内设计元素甚至家具的打印，同时该应用也适用于艺术和设计领域。voxeljet与高端混凝土设计和模型制造的前沿企业Dade Design Concrete works GmbH就公司标志石项目进行了第一次的顺利合作。

接着我们将后处理过的模型送到瑞士Dade Design，交由专业人员进行浇铸。为了更容易的去除浇铸后的砂模， Dade Design在模型上使用了脱模剂。 Dade Design公司的负责人Andy Keel说：“尽可能方便的将模型，尤其是字母的模型从铸件上取下来，且不对混凝土造成任何损坏，这一点非常的重要。”对于Keel而言，“工业3D打印”是一种创新，开拓了混凝土模型制造的全新视野，3D打印可以让我们使用全数字化生产流程，为我们节省了宝贵的时间和精力。

在打印的logo固化之后，Dade Design的第二步就是浇铸剩余的石块。为了实现这一目的，混凝土浇铸人员采用了自密实混凝土UHPC（超高性能混凝土）。大约20个小时后，混凝土完全硬化，之后就可以小心的将模型取下。模型取下后，标志石基本上就呈现出了和打磨之后一样的品质。在最后的抛光阶段，Dade Design的员工将之称为给混凝土化妆，抛光后的石头表面均匀光滑。混凝土铸造的第一次测试结果就令人惊叹。3D打印机制造商voxeljet通过最先进的3D打印技术和高端工艺拓宽了传统铸件的视野。“在过去的建筑中，那些不可思议的事情现在都可以通过3D打印和特殊研发的UHPC混凝土的结合来实现”Keel补充道。现在这块带有voxeljet logo的标志石目前就摆放在voxeljet行政大楼的入口处。