2019年7月5日,南極熊獲悉,太空灰3D打印團(tuán)隊宣布,完成了全球首座真正意義上整體3D打印的混凝土拱橋,該橋長5.5米,寬2.1米,高1.6米。打印材料是普通425水泥,加上骨料和鋼筋,總重量約10噸左右,打印耗時為32小時59分鐘。
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據(jù)悉,之前荷蘭、日本、中國的著名大學(xué)等也都有以各種方式進(jìn)行橋梁的打印,但是有的是打印模塊進(jìn)行拼裝,有的只是打印橋的一部分,而沒有真正意義上整體3D打印完成的等比例實(shí)用橋。此次,太空灰3D打印團(tuán)隊正好應(yīng)邀打印出了這座花園小區(qū)實(shí)用承重橋。
一、設(shè)計建筑模型
太空灰3D建筑打印團(tuán)隊利用AutoCad把這個孔橋設(shè)計了出來,并將模型導(dǎo)入自主研發(fā)的3D打印建筑控制系統(tǒng)中,對其進(jìn)行打印參數(shù)設(shè)置和切片。
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這個拱橋最終的打印尺寸為:長5.5米,寬2.1米,高1.6米。打印材料是普通425水泥,加上骨料和鋼筋,總重量約10噸左右,打印耗時為32小時59分鐘。
從橋的紋路上可以看出,橋是側(cè)立起立打印,需要用到支撐。太空灰自主研發(fā)的支撐材料:質(zhì)地硬、重量輕、打印出來之后可以瞬間凝結(jié)、易去除、循環(huán)利用;通過采用雙擠出頭打印技術(shù),高效快速一次整體成型。
二、打印橋主體
橋的主體打印在對于已經(jīng)趨于成熟的太空灰團(tuán)隊來說,技術(shù)實(shí)現(xiàn)上沒有難度。設(shè)計之初,就把打印的這個橋定義為可以過人、過車、包括重型車等,完全是按照正常使用的橋來設(shè)計。所以打印時,需要布置大量的鋼筋,控制程序中暫停功能,斷點(diǎn)續(xù)打、以及可以隨時調(diào)節(jié)打印速度快慢的功能都得以充分利用。
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這次打印另一個效果,就是可以連續(xù)打印而不受水泥凝固時間和打印高度的限制。水泥因其自身固有特性,其凝固需要一定時間,這個橋長5米多,每打印一層,時間只是幾分鐘,上一層沒有凝固成型,形成不了支撐力,下一層就沒辦法打印。如果加入市面上常用的一些添加劑,雖然可能滿足短時間內(nèi)的需求,但最終會影響水泥本身的終凝效果。太空灰經(jīng)過長期的實(shí)驗(yàn),摸索出一套可以連續(xù)打印的辦法。這次打印也通過驗(yàn)證達(dá)到預(yù)期,就是利用普通水泥就可以連續(xù)不停打印,不受時間和打印高度的限制。
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再配合專用的控制系統(tǒng),按照選定的切片方案,實(shí)時進(jìn)行打印,打印的精確度是以毫米為單位,這在以大型設(shè)備著稱的3D建筑打印上,是比較罕見的。
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打印過程中,也可以根據(jù)需要,隨時調(diào)整打印速度、擠出量、調(diào)整打印方案。隨時暫停,以滿足布筋等需要。一個個這些一個個看似普通的技術(shù),在3D打印建筑行業(yè),都是非常了不起的技術(shù)突破。
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另外,除了3D打印工藝本身之外,其他的工藝也要完美配合才行,比如鋼筋的放置工藝。有邊打邊放置,有打印后放置,也有打印中預(yù)留孔或洞,打印后下鋼筋或鋼筋籠,然后澆筑,最終目的就是為了滿足建筑標(biāo)準(zhǔn)要求。這些動作看似簡單,如果沒有軟件系統(tǒng)的配合,是很難實(shí)現(xiàn)上述行為的。
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三、打印設(shè)備
最后,給大家看一下本次打印橋所使用的建筑3D打印機(jī),其擁有巨大的體型和噴頭,將水泥源源不斷的通過噴頭擠出,構(gòu)建建筑體。這個打印設(shè)備尺寸是10米*5米*5米,是太空灰實(shí)驗(yàn)機(jī)。設(shè)備的最大設(shè)計尺寸是50米*15米*15米,可以根據(jù)客戶需求進(jìn)行定制。真正應(yīng)用于市場的設(shè)備和現(xiàn)在的實(shí)驗(yàn)樣機(jī)相比,外觀和功能都有很大程度的改變。
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據(jù)悉,這是太空灰第二代3D建筑打印機(jī),可以打印任意空間曲面。隨著技術(shù)的日趨成熟,太空灰3D建筑打印團(tuán)隊將會繼續(xù)引領(lǐng)世界3D建筑打印潮流!
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