混凝土3D打印挤出装置的设计

1. 3D打印版“赵州桥”亮相天津，人可以在上面行走吗

坐落于河北省石家庄市的赵州桥是世界上现存最早、保存最好的弧形单孔敞肩型石拱桥，距今已有1400多年的历史。令人万万没想到的是天津居然也有赵州桥了！10月13日下午，装配式混凝土3D打印赵州桥落成典礼在河北工业大学北辰校区举行。3D打印的赵州桥矗立在河北工业大学北辰校区东北方向的景观河上，呈灰白色，不时有学生拾级而上、在桥上来往通行。

上海也有一座“赵州桥”。今年，1月12日，一座3D打印的混凝土步行桥在上海智慧湾科创园落成。该步行桥全长26.3米，宽3.6米，桥梁结构借取了中国古代赵州桥的结构方式，采用单拱结构承受荷载，拱脚间距14.4米。在该桥梁进入实际打印施工之前，进行了1∶4缩尺实材桥梁破坏试验，其强度可满足站满行人的荷载要求。

该工程由清华大学（建筑学院）—中南置地数字建筑研究中心徐卫国教授团队设计研发，并与上海智慧湾投资管理有限公司共同建造，在这座桥诞生之前，世界上已有两座3D打印混凝土桥。一座在荷兰海默特，全长8米，宽3.5米，横跨在一条水渠上。另一座在西班牙卡斯蒂利亚的公园里，全长12米，宽1.75米。

2. 什么是3d打印建筑

3d打印建筑，就是用大型的以混凝土为材料的打印机，通过喷头挤出混凝土层层叠加，打印房子的过程。发几张太空灰3d建筑打印房子的照片了解一下。

3. 三D打印机 打印房子的原理

3D打印机打印的原理：

3D打印机一种累积制造技术，即快速成形技术的一种机器，它是一种数字模型文件为基础，运用特殊蜡材、粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过打印一层层的粘合材料来制造三维的物体。

现阶段三维打印机被用来制造产品，逐层打印的方式来构造物体的技术，3D打印机的原理是把数据和原料放进3D打印机中，机器会按照程序把产品一层层造出来。

3D打印机堆叠薄层的形式有多种多样，3D打印机与传统打印机最大的区别在于它使用的“墨水”是实实在在的原材料，堆叠薄层的形式有多种多样，可用于打印的介质种类多样，从繁多的塑料到金属、陶瓷以及橡胶类物质。

3D打印机优点：成本低、速度快、精度高、保护环境霍什内维斯称使用该工艺不仅造价便宜、快速建造，而且保护环境。因为它的建设造价和材料大幅度降低。

(3)混凝土3D打印挤出装置的设计扩展阅读：

3D打印机（3D Printers）简称（3DP）是一位名为恩里科·迪尼（Enrico Dini）的发明家设计的一种神奇的打印机，不仅可以“打印”一幢完整的建筑，甚至可以在航天飞船中给宇航员打印任何所需的物品的形状。但是3D打印出来的是物体的模型，不能打印出物体的功能。

发展简史

发展年表

3D打印思想起源于19世纪末的美国，并在20世纪80年代得以发展和推广。3D打印是科技融合体模型中最新的高“维度”的体现之一。

19世纪末，美国研究出了的照相雕塑和地貌成形技术，随后产生了打印技术的3D打印核心制造思想。

20世纪80年代以前，三维打印机数量很少，大多集中在“科学怪人”和电子产品爱好者手中。主要用来打印像珠宝、玩具、工具、厨房用品之类的东西。

甚至有汽车专家打印出了汽车零部件，然后根据塑料模型去订制真正市面上买到的零部件。

1979年，美国科学家RF Housholder获得类似“快速成型”技术的专利，但没有被商业化。

20世纪80年代已有雏形，其学名为“快速成型”。20世纪80年代中期，SLS被在美国得克萨斯州大学奥斯汀分校的卡尔Deckard博士开发出来并获得专利，项目由DARPA赞助的。

到20世纪80年代后期，美国科学家发明了一种可打印出三维效果的打印机，并已将其成功推向市场，3D打印技术发展成熟并被广泛应用。

普通打印机能打印一些报告等平面纸张资料。而这种最新发明的打印机，它不仅使立体物品的造价降低，且激发了人们的想象力。未来3D打印机的应用将会更加广泛。

1995年，麻省理工创造了“三维打印”一词，当时的毕业生Jim Bredt和Tim Anderson修改了喷墨打印机方案，变为把约束溶剂挤压到粉末状的解决方案，而不是把墨水挤压在纸张上的方案。

2003年以来三维打印机的销售逐渐扩大，价格也开始下降。

研发产品

家用3D打印机

德国发布了一款迄今为止最高速的纳米级别微型3d打印机——Photonic Professional GT。 这款Photonic Professional GT 3D打印机，能制作纳米级别的微型结构，以最高的分辨率，快速的打印宽度，打印出不超过人类头发直径的三维物体。

最小的3D打印机

世上最小的3D打印机来自维也纳技术大学，由其化学研究员和机械工程师研制。这款迷你3D打印机只有大装牛奶盒大小，重量约3.3磅（约1.5公斤），造价1200欧元（约1.1万元人民币）。

相比于其他的打印技术，这款3D打印机的成本大大降低。研发人员还在对打印机进行材料和技术的进一步实验，希望能够早日面世。

最大的3D打印机

华中科技大学史玉升科研团队经过十多年努力，实现重大突破，研发出全球最大的“3D打印机”。这一“3D打印机”可加工零件长宽最大尺寸均达到1.2米。

从理论上说，只要长宽尺寸小于1.2米的零件（高度无需限制），都可通过这部机器“打印”出来。

这项技术将复杂的零件制造变为简单的由下至上的二维叠加，大大降低了设计与制造的复杂度，让一些传统方式无法加工的奇异结构制造变得快捷，一些复杂铸件的生产由传统的3个月缩短到10天左右。

大连理工大学参与研发的最大加工尺寸达1.8米的世界最大激光3D打印机进入调试阶段，其采用“轮廓线扫描”的独特技术路线，可以制作大型工业样件及结构复杂的铸造模具。

这种基于“轮廓失效”的激光三维打印方法已获得两项国家发明专利。该激光3D打印机只需打印零件每一层的轮廓线，使轮廓线上砂子的覆膜树脂碳化失效，再按照常规方法在180℃加热炉内将打印过的砂子加热固化和后处理剥离，就可以得到原型件或铸模。

这种打印方法的加工时间与零件的表面积成正比，大大提升打印效率，打印速度可达到一般3D打印的5—15倍。

彩印3D打印机

2013年5月上市了这种类型的3D打印机新产品“ProJet x60”系列。ProJet品牌主要有四种造型方法的装置。

其余三种均是使用光硬化性树脂的类型，包括用激光硬化光硬化性树脂液面的类型、从喷嘴喷出光硬化性树脂后照射光进行硬化的类型（这种类型的造型材料还可以使用蜡）、向薄膜上的光硬化性树脂照射经过掩模的光的类型。

高端机型ProJet 660Pro和ProJet 860Pro可以使用CMYK（青色、洋红、黄色、黑色）4种颜色的粘合剂，实现600万色以上的颜色ProJet 260C和ProJet 460Plus使用CMY三种颜色的粘合剂）。

3D打印机器人

2013年11月23日，西安电子科技大学展出3D打印机器人，这是一台远程体感控制服务机器人，最主要的功能是照顾老人。很多老人行动不便，有了机器人助手，只要对着摄像头做出手势，机器人就能模仿动作去做家务。

参考资料：网络-3d打印机

4. 挤出、压延、吹塑、压制、吸塑（真空成型）和滚塑成型是什么

VPI硅胶真空成型工艺，可以有效降低气味、减少废料，不仅操作简便，一学就会，还能优化生产环境，从根本上解决问题！

它具有以下优点：
①改善工作环境，减少污染，保障人员健康；
②提高生产效率；
③提高产品质量；
④减少废弃物；
⑤降低综合成本。

VPI硅胶真空成型生产工艺流程：
（1）准备好表面干净、干燥、光亮的玻璃钢模具，涂覆脱模产品；
（2）根据产品要求，喷涂对应胶衣；
（3）待胶衣指干后，根据产品需求，进行纤维增强材料铺层；
（4）完成铺层后，用可重复使用的硅胶真空袋覆盖填充好；
（5）启动真空设备，抽取硅胶内空气，直至真空状态；
（6）将填充管接通至真空管，真空导入专用树脂及对应树脂量，树脂固化过程中，持保压状态；
（7）待树脂固化后关闭真空设备，取开硅胶模；
（8）完成制品脱模。

某细分行业标杆客户，经过慎重考虑后，选择VPI硅胶真空成型工艺，由博皓技术人员，全程为客户进行专业指导。博皓还有很多这样的客户案例。

复合材料行业是一个朝阳行业，轻质高强、涉及面广，但同时，它也存在短板，如废料处理问题、气味、粉尘问题、生产环境恶劣等。这些问题如果没有妥善解决，势必会影响企业未来的发展。（广东博皓是一家复合材料行业整体解决方案服务商，致力于为客户提供更为完善的复合材料产品解决方案，更为顶尖的复合材料工艺及技术服务，更为先进的复合材料模具设计与制造。）

5. 3D打印在建筑领域有怎样的运用

很多建筑模型方面的应用，这个我就不多说了，一般都用作表现模型，高端大气国际化。主要说说在建筑设计和施工领域的一些例子。3维打印用来盖房子，个人以为最基本困难只有一个：尺寸。2维打印大家都常用，一个最根本的常识就是，输出尺寸越大，打印机本身就越大。很明显，打印机的喷头活动范围要能够覆盖全幅的输出尺寸，那么必然会大一圈。在3维打印领域，这意味着：打印机需要比你的豪宅大一圈。针对打印机尺寸这个问题，我看到的主要有三个解决方向：

1. 全尺寸打印。来狠的，就是往大了造，所谓人有多大胆，地有多大产。他们的机器一个比一个大，所以也比较糙。09年在伦敦听过他们的讲座，谈到他们当年已经成功的把打印dpi（每英寸像素数）从6提高到8，下一年的目标是12。笑喷了。这个方向的限制很明显：机器越大越难制造，更重要的是机器越大，打印精度和打印速度就会越差。所以现阶段的单一打印主要是解决3d打印房屋的一些基本问题：材料，控制，精度等。

2. 分段组装式打印。建筑模块化，在工厂里每块打印好，最后一起现场组装。好处是解决了房子尺寸的限制，缺点是现场的组装工作又涉及到劳动密集型，提高了成本。他们的一个原型房屋，正在准备做全尺寸的，由厂家赞助。别看结构花里胡哨跟盘丝洞似的，其实是分段打印现场装配的。所以材料的选择和结构的轻量化（可以减低现场人工）成为要点。

3. 群组机器人集合打印装配。我个人比较看好的方式。就是一堆小机器人跟蜜蜂似的共同执行任务（比如打印一整个房屋）。

6. 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小时的时间内建造一幢面积2500平方英尺的建筑。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”，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；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。