南洋理工大學(xué)研究用大量灰燼混合物進(jìn)行建筑3D打印

來源：中國3D打印網(wǎng)

南洋理工大學(xué)的學(xué)生Biranchi Panda在最近發(fā)表的《用于數(shù)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(jìn)基于粉煤灰的地質(zhì)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(xiàn)在可以從纖維增強(qiáng)，聚合物制成甚至自密實(shí)的材料中選擇多種選擇。使用SCC有許多好處，包括流動(dòng)性，表面質(zhì)量，耐用性等。然而，復(fù)雜幾何形狀的制造仍然具有挑戰(zhàn)性，需要增加費(fèi)用并需要更多的人力。

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

影響粉煤灰混凝土性能和性能的因素

地質(zhì)聚合物堿化的圖形模型

與計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）相比，建筑信息模型（BIM）具有更好的拓?fù)鋬?yōu)化，更多的設(shè)計(jì)機(jī)會(huì)，制造速度快以及能夠構(gòu)建可能不包含的項(xiàng)目的優(yōu)勢。這項(xiàng)技術(shù)還具有減少3D打印對(duì)環(huán)境的影響的潛力，這是另一個(gè)積極的好處，因?yàn)槟壳八�泥產(chǎn)量占全球CO2產(chǎn)量的5％。目前，基于粉煤灰的可持續(xù)材料看上去非常有吸引力，因?yàn)樗鼈兛梢员绕胀úㄌ靥m水泥生產(chǎn)的二氧化碳排放量少80％，而且機(jī)械性能也更高。

眾所周知，觸變性是所有3D打印項(xiàng)目的重要特性之一。由于絮凝，PC具有固有的優(yōu)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(wǎng)絡(luò)會(huì)破裂，從而導(dǎo)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(xù)性，但較差的早期機(jī)械性能限制了其在3D打印項(xiàng)目中的應(yīng)用�！�

a）D形打印機(jī)和（b）具有所有多余原材料的最終印刷部件

這個(gè)問題就是Biranchi Panda進(jìn)當(dāng)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(zhì)聚合物。Panda考慮的第一步是創(chuàng)建可流動(dòng)的擠出材料，以在整個(gè)過程中保持其形狀。使用3D打印時(shí)，該過程可以直接在建筑工地或?qū)㈩A(yù)制零件放在一起然后運(yùn)輸進(jìn)行組裝的其他位置進(jìn)行。

細(xì)砂河粉用于制備砂漿，因?yàn)樵谛录悠潞苋菀撰@得。由Panda和研究小組準(zhǔn)備的混合物可改善觸變性，因?yàn)樗鼈兛梢詼y量抗壓，抗彎和抗張強(qiáng)度。還進(jìn)行了微結(jié)構(gòu)分析。最終，粉煤灰水泥被認(rèn)為是“可印刷的”。

法國XtreeE的3D混凝土印刷復(fù)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(guī)�；炷�土打印機(jī)的開發(fā)，建筑業(yè)受到了許多積極的影響。