3D打印粗骨料混凝土力学性能

研发了一种可以连续、稳定的打印最大粒径10 mm的粗骨料混凝土3D打印系统。对比测试了3D打印粗骨料混凝土与浇筑混凝土的力学性能,发现3D打印粗骨料混凝土抗压强度呈现细微的各向异性特征(差异在5%以内),而抗折强度呈现显著的各向异性特征(差异在20%～25%之间);与浇筑混凝土相比其抗压强度降低10%～15%,垂直于打印方向的抗折强度(F_y与F_z)降低10%～15%,平行于打印方向的抗折强度(F_x)降低30%～35%。通过微观结构分析发现,3D打印粗骨料混凝土的总孔隙率与浇筑混凝土总孔隙率相近,但3D打印粗骨料混凝土存在明显的层间薄弱区,其灰度值比平均灰度值低25%,说明在层间薄弱区的孔隙分布更加密集,3D打印混凝土中体积在10 mm³以上的大孔隙率较浇筑混凝土高出10.6%。特有的层间结构和较高的大孔隙率导致3D打印混凝土力学性能的各向异性特征和强度的降低。对比发现,3D打印粗骨料混凝土的水泥用量比以往研究中3D打印砂浆的水泥用量减少17.8%～49.6%。     

扫描速度对ZrO_2陶瓷膏体3D打印精度的影响

3D打印以其个性化定制的独特优势近年来在医疗修复领域迅速发展,挤出自由成型(EFF)工艺通过陶瓷膏体的分层堆积可以实现陶瓷义齿的定制化3D打印.以氧化锆为原料进行EFF系统的挤出成型工艺研究,主要从挤出丝、片层、立体模型3个方面探究了扫描速度对ZrO_2陶瓷膏体3D打印尺寸精度的影响.结果表明:扫描速度与打印制件精度的匹配存在最佳值,过快或过慢的扫描速度都不利于陶瓷膏体的成型;当扫描速度V_s=2 mm/s时打印的挤出丝、片层、立体模型尺寸误差小,打印精度较高.     

面向3D打印的纤维混凝土材料的发展现状

3D打印建筑是以数据模型文件为基础,由打印机喷嘴将材料层层挤出,通过分层加工和叠加成型的方式实现建筑物打印建造,是目前最为热点的先进制造技术之一.水泥基复合材料被广泛应用于3D打印建造工程中,但其固有的高脆性是造成结构安全性差的主要原因之一.由于纤维的桥联作用可限制微观裂缝及宏观裂缝的发展,所以将纤维加入水泥基体,可大幅度提高水泥基复合材料的韧性.本文从材料配合比、可打印性、可建造性、使用性能和工程应用5个方面全面综述了面向3D打印的纤维混凝土材料的研究进展,探讨了3D打印纤维混凝土存在的问题和发展趋势.     

3D打印混凝土研究现状及前景展望

随着第四次工业革命朝人工智能方向迈进,建筑业迎来智能建造时代.3D打印混凝土技术所具有的高效、智能和精确等技术优势及其所带来的人力需求少、资源消耗少和环境负载低等经济和社会效益将使其成为建筑业智能建造发展的关键环节.但3D打印混凝土技术与传统混凝土技术有很大区别,无论是打印材料还是打印装备等都需进行技术变革.本文介绍了3D打印混凝土以层间弱界面和力学各向异性为代表的主要特征;分析了打印间隔、打印速率、挤出形状和打印路径等参数对打印效率和打印结构力学性能的影响;探讨了原材料选择及配合比设计对可打印性能及力学性能的作用;总结了3D打印混凝土力学性能测试方法及发展3D打印混凝土在材料制备和装备研发等方面所面临的主要问题,最后展望了3D打印超高性能混凝土在建筑业智能建造方面的未来前景.     

药型罩结构参数对JPC水下作用效应影响研究

针对药型罩结构参数对杆式射流水下作用效应的影响问题，基于LS-DYNA有限元软件和试验，研究了药型罩壁厚T、圆弧半径R、罩锥角α对杆式射流水中成型和侵彻效应的影响. 结果表明，壁厚影响杆流的入水初速，圆弧半径和罩锥角分别影响杆流的轴向拉伸和径向收缩能力，影响杆流形态和质量分布；增加药形罩壁厚、减小圆弧半径和罩锥角均能增强杆流的水下作用效应；获得了杆流水下作用效应较佳的药型罩结构参数，其中T为0.036 D_k～0.055 D_k，R为0.30 D_k～0.45 D_k，α为120°～130°. 试验结果表明水层厚度对杆流动能具有很强的衰减作用，水层厚度为60 cm时，杆流能对靶板形成平均直径为0.54 D_k的穿孔.      

生物3D打印——打印生命的希望

我们通常把3D打印技术又称为快速成型技术,但事实上,二者还是有少许区别的——快速成型技术主要是指3D打印技术的形状打印功能,即“制造模型”——这也是目前3D打印技术应用得最多的领域。而3D打印技术的概念却不止于此,3D打印的概念涵盖了制造产品的全过程。     

C9石油树脂对3D打印沥青性能影响研究

SBS/胶粉复合改性3D打印沥青作为裂缝修补材料存在相容性不足的问题.为改善其储存稳定性并保证其高温性能,选用不同掺量的C₉石油树脂对3D打印沥青进行改性.根据针入度、软化点、延度、锥入度、弹性恢复率、177℃旋转黏度等试验,研究C₉石油树脂对3D打印沥青物理性能的影响;采用离析试验评价C₉石油树脂对3D打印沥青相容性的影响;通过温度扫描试验和多重应力蠕变恢复试验探究C₉石油树脂对3D打印沥青流变性能的影响;借助傅里叶变换红外光谱仪和荧光显微镜进一步分析3D打印沥青微观结构.宏、微观试验结果表明,当C₉石油树脂掺量从0%增加至4%,3D打印沥青的针入度和锥入度分别减小5.7%和6.3%,软化点和177℃旋转黏度分别提升1.25℃和0.42 Pa·s,延度和弹性恢复率小幅降低;3D打印沥青的48 h软化点差值从6.7℃降至1.6℃,相容性得到有效改善;3D打印沥青的高温稳定性和抗永久变形能力增强;3D打印沥青中芳香酚含量增加,聚合物改性剂均匀分布、充分结合形成更稳固的空间结构,此...     

大型填筑工程3D打印技术与应用

为探索快速、高效的填筑工程建造方法,该文介绍了一项填筑工程3D打印技术及其多种机器人装备系统。该技术系统由填筑工程3D打印技术调度系统和3D打印流水线机器人作业系统两部分组成。基于填筑工程3D数字设计模型,3D打印技术调度系统根据施工组织设计进度对填筑工程3D数字设计模型进行分层“切片”,获得单层施工填筑料信息,规划配料路径,存入填筑工程调度数据库以便共享。填筑料开采、配送、智能摊铺与碾压环节的工程机器人根据任务进行高效的流水线作业,在线检测填筑质量,实时反馈施工状态信息。填筑工程3D打印系统完全在调度控制下逐层填筑,层层循环,直至完成整个填筑工程的3D打印建造。     

渐开线转子型线的参数化与最优化研究

为实现罗茨泵渐开线转子副的造型参数化与尺寸最优化,基于渐开线的成形原理,从几何关系、理论型线、取值范围、实际型线和参数化模型等方面,给出实际型线的全参数化坐标方程与3D模型的构建方法;以节圆半径和形状系数为设计变量,转子副所占方体空间的最小体积为目标函数,构建优化模型和实例分析.结果表明,峰圆弧与谷圆弧仅为型线的过渡曲线,并不参与啮合运动;三维模型验证,均能实现零件与装配件的全参数化;容积利用系数的拟合精度高,4阶的多项式拟合能满足设计要求;实例参数下,105 mm节圆半径和1.367形状系数的优化结果,说明转子尺寸优选的必要性.     

应用机械臂混凝土3D打印技术的空心曲面建筑物的设计和建造

以机械臂混凝土3D打印系统为硬件平台,以Rhino和Grasshopper为软件平台,研制出一套集设计、模拟、建造一体化的制造平台,并为此制定了设计模式、原则和程序.研究结果表明：机械臂混凝土3D打印技术可以提高空心曲面建筑物加工的精度和效率,能够完成空心曲面建筑物从生形、模拟、优化到建造的一体化制造过程.     

激光喷丸成形轴线几何效应解析建模

激光喷丸成形作为一种基于单脉冲激光冲击累积效应的无模柔性成形技术,成形中几何效应对于弯曲变形量的影响直接关系到成形精度控制.轴线几何效应是复杂型面成形几何效应的重要组成部分,其对弯曲变形的影响缺乏有效的分析方法.基于圆弧轴线梁变形假设,通过激光喷丸成形等效弯曲分析方法,建立轴线几何效应分析解析模型,实现弯曲方向轴线几何效应的分析.通过激光喷丸成形固有应变数值模型验证表明,该模型能够有效反映轴线初始几何特征对于激光喷丸弯曲变形的影响;计算结果准确性与初始轴线圆弧半径有关;初始轴线圆弧半径较小时,误差相对较大.轴线初始半径对于激光喷丸弯曲变形影响较大,不同轴线初始半径分析结果表明,轴线初始半径增大时,轴线初始半径的几何效应逐渐减小.     

3D打印金属材料研究进展

3D打印技术是快速原型制造技术的一种,也被称为增材制造技术,被誉为"第三次工业革命"的核心技术,其中金属3D打印被认为是将来制造业的主导方向.金属粉末材料是金属打印的物质基础,同时也是3D打印技术发展的突破点.综述了3D打印金属粉体材料的研究现状,重点介绍了钛合金、铝合金、不锈钢、高温合金和镁合金等5种金属粉体材料在3D打印技术中的应用,并对金属粉体材料的运用进行总结和展望.     

浅谈3D打印中设计模型的导入及相关参数调节

通过介绍3D打印技术的相关模型要求和参数调节,呈现了3D打印技术在设计实践中的创造性应用.首先,强调3D打印前模型设计的基本要求,认为前期的模型设计是一个非常重要的步骤,它与模型成形成功与否有着至关重要的作用,决定着最终设计作品是否与数字模型一致及设计作品是否完整等;其次,强调了3D打印前相关打印软件及相关参数调节,这些技术参数稍有变化就会对模型带来巨大的变化.3D打印技术的出现为设计界和制造业带来了全新的革命,它将演绎着设计创意的无限可能,也将对设计师们提出新的技术要求.     

3D打印在岩石力学研究中的应用现状与展望

基于增材制造原理的3D打印技术因其打印精度高、周期短、可个性化定制、打印材料多样化等优点,在许多研究领域得到广泛应用。在岩石力学研究中,该技术也展现出超越传统研究方法的优势。本文从文献计量角度简要分析了3D打印的发展趋势及其在岩石力学研究中的应用情况,综述该技术在小尺度力学样品与大尺度物理模型试样中的应用现状,分析影响3D打印岩石样品力学强度的因素,总结3D打印制作岩石样品的应用流程及应用效果,最后展望其在岩石力学研究中的应用前景。     

3D打印矫形鞋垫研究进展

 相对于传统的矫形鞋垫制作方法,3D打印矫形鞋垫具有集约高效的特点,但目前在设计、打印、材料等方面仍存在一些问题,且缺乏系统的研究综述。以矫形鞋垫的制作方法为切入点,综述了3D打印矫形鞋垫的打印工艺、打印材料及研究现状,分析了目前3D打印矫形鞋垫研究存在的问题,并结合矫形鞋垫性能的提升和现代科学技术的发展,预测了3D打印矫形鞋垫的未来发展趋势。     

2020年3D打印热点回眸

 3D打印是基于材料累加原理,将计算机中的三维模型通过分层添加材料打印出实物的一种增材制造技术。2020年,3D打印研究在打印机理、技术改进及应用拓展等方面取得了重要进展。从打印方法改进、新型墨水研发、新型结构制备和应用,以及金属3D打印机理研究等方面回顾了3D打印的年度研究热点和代表性成果。     

用于4D打印的记忆聚合物材料的研究进展

4D打印技术是结合了3D打印技术和智能材料的一种智能结构增材制造技术,形状记忆聚合物材料在4D打印领域中具有巨大的应用潜力.该文阐述了4D打印原理及常用的4D打印材料,基于4D打印材料的不同响应方式,列举相关典型期刊和专利对现有以形状记忆聚合物材料为原料的4D打印材料的技术发展动向进行论述,对4D打印聚合物材料发展面临的难点问题进行总结,并预测了该领域未来的发展方向.     

基于ANSYS CFX的三维打印喷头结构优化设计

喷头结构是影响三维打印成形效果的主要因素。通过Pro/e建立了喷头的三维模型,利用ANSYS CFX对其流场进行了有限元分析并优化了结构参数。结果表明,出口直径一定时,入口直径越小,喷头所受到的压力越小,流动性能越好;收敛角在小于90°时,收敛角越小越有利于流体流动,收敛角大于90°时,角度越大阻力小幅度减小;过渡圆弧半径越大,流体流动状态越好。     

3D打印技术与社会制造

目的 综述3D打印技术的基本概念、发展简史、打印过程原理、应用领域、广泛影响以及面临的问题等.方法 以发展史为基础,利用历史的、分析与综合的方法进行了论述.结果 在3D打印技术得到广泛应用的情况下,制造业也许不再运用工厂这种将人力、资金、设备等生产要素大规模集中化的生产方式,而是转变为一种以3D打印机为基础、更加灵活、所需投入更少的生产方式.《经济学人》将这种趋势称之为“社会制造”,并认为这种新型的生产方式,有望促成第三次工业革命.结论 指出3D打印技术作为第三次工业革命的重要标志之一,已引发了世人对3D打印的强烈关注.3D打印技术必将改变人类未来的生产与生活方式.3D打印技术必将创造一个崭新的世界.