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詳細(xì)的混凝土外墻與工業(yè)3D打印。Voxeljet公司的磚塊

在金屬鑄造行業(yè),模具和型芯的3D打印幾乎已經(jīng)成為普遍現(xiàn)象。混凝土澆注方面的情況有些不同,但這種情況即將改變。這是因?yàn)槟0逶?D打印具有相當(dāng)大的潛力,特別是在生產(chǎn)復(fù)雜的、結(jié)構(gòu)化的和詳細(xì)的元件方面。voxeljet公司的石頭展示了當(dāng)你把3D打印、混凝土鑄造和建筑創(chuàng)意結(jié)合起來(lái)時(shí),會(huì)有什么可能。

你可能會(huì)認(rèn)為是幾個(gè)石匠花了幾個(gè)月的時(shí)間用實(shí)心石料雕刻出來(lái)的–但它的背后是一種非常不同的制造技術(shù):最先進(jìn)的3D打印。

而不是從固體中取出材料,復(fù)雜的形式被打印出來(lái),隨后用液體混凝土填充。因此,該藝術(shù)品將最新的塑形技術(shù)與最先進(jìn)的高科技混凝土相結(jié)合,是建筑和施工中前所未有的應(yīng)用基礎(chǔ)。除了傳統(tǒng)方式難以形成的復(fù)雜弧度外,3D打印還特別適用于整個(gè)混凝土外墻或單個(gè)外墻元素。

3D打印作為一種增材制造工藝,幾乎每天都在征服各種行業(yè)的新應(yīng)用領(lǐng)域。走在最前面的是:voxeljet作為工業(yè)3D打印機(jī)的領(lǐng)先制造商。到目前為止,金屬鑄造廠一直是Voxeljet所提供的工藝的主要用戶。這是因?yàn)?D打印可以在最短的時(shí)間內(nèi)用沙子生產(chǎn)出高度復(fù)雜的模具和型芯,而且精度高。用戶可以節(jié)省整個(gè)工作步驟,如設(shè)計(jì)昂貴的模具工具,因?yàn)樯a(chǎn)3D打印的砂模和砂芯只需要一個(gè)CAD文件。然后Voxeljet服務(wù)中心按要求生產(chǎn)這些模具。

voxeljet公司石材背面的CAD数据。

打印過(guò)程:從CAD文檔到完工的真實(shí)物體

最初只是CAD設(shè)計(jì)文檔。為了充分利用3D打印的優(yōu)勢(shì),voxeljet選擇了混合制造,結(jié)合打印模型和傳統(tǒng)元素。復(fù)雜的部分,標(biāo)志石的前面部分交由3D打印來(lái)完成。簡(jiǎn)單的幾何形狀,如直線型表面,則用傳統(tǒng)木模。

voxeljet公司標(biāo)志石的主要復(fù)雜部分在于從巖石結(jié)構(gòu)上凸顯出來(lái)的logo。利用 3D打印的手段,可以實(shí)現(xiàn)無(wú)限自由的設(shè)計(jì),即使是帶有倒扣和有意為之的凹凸幾何結(jié)構(gòu)也毫不費(fèi)力的予以實(shí)現(xiàn)。voxeljet市場(chǎng)應(yīng)用總監(jiān)Tobias King說(shuō):“公司標(biāo)志石的澆鑄案例,足以證明我們可以生產(chǎn)出用傳統(tǒng)鑄造手段無(wú)法實(shí)現(xiàn)的幾何結(jié)構(gòu)。

打印初始,CAD文檔加載到打印機(jī)系統(tǒng)中,模型被一體打印成型。標(biāo)志石的模型在voxeljet VX4000的打印機(jī)上進(jìn)行,僅一個(gè)晚上的時(shí)間就完成所有的打印任務(wù)。VX4000是目前世界上最大的工業(yè)級(jí)3D打印系統(tǒng),成型尺寸為4x2x1m(LxWxH)。在VX4000的平臺(tái)上鋪設(shè)一層僅為300μm層厚的砂子,之后打印頭有選擇性地噴涂粘結(jié)劑。打印任務(wù)結(jié)束之后,去除未粘結(jié)的砂子并用壓縮空氣進(jìn)行吹掃。 在準(zhǔn)備混凝土澆鑄之前,我們將模型浸入PU膠中用于封閉孔隙同時(shí)密封表面。

在打印的logo固化之后,Dade Design的第二步就是澆鑄剩余的石塊。為了實(shí)現(xiàn)這一目的,混凝土澆鑄人員采用了自密實(shí)混凝土UHPC(超高性能混凝土)。大約20個(gè)小時(shí)后,混凝土完全硬化,之后就可以小心的將模型取下。模型取下后,標(biāo)志石基本上就呈現(xiàn)出了和打磨之后一樣的品質(zhì)。在最后的拋光階段,Dade Design的員工將之稱為給混凝土化妝,拋光后的石頭表面均勻光滑?;炷凌T造的第一次測(cè)試結(jié)果就令人驚嘆。3D打印機(jī)制造商voxeljet通過(guò)最先進(jìn)的3D打印技術(shù)和高端工藝拓寬了傳統(tǒng)鑄件的視野。“在過(guò)去的建筑中,那些不可思議的事情現(xiàn)在都可以通過(guò)3D打印和特殊研發(fā)的UHPC混凝土的結(jié)合來(lái)實(shí)現(xiàn)”Keel補(bǔ)充道。現(xiàn)在這塊帶有voxeljet logo的標(biāo)志石目前就擺放在voxeljet行政大樓的入口處。

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