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这项3D打印技术全面应用,可有效减少二氧化碳排放

发布时间:2022-09-27 09:00:32浏览:6817点赞:

这张图上的船宿建筑是南京嘉翼数字化增材技术研究院有限公司(以下简称“南京嘉翼”)利用3D打印家属建筑的。放在几年前,这种结构的房屋是很难建造的。


3D打印建筑最显著的优势之一是其高效率。建造一栋500平方英尺(约46.45平方米)的单层房屋大约需要24小时的打印时间。但这不单单是为了节约时间:3D打印建筑还能够减少建筑垃圾,减少碳排放。通常情况下,一个典型的住宅建筑施工会造成4吨左右的垃圾。因为传统地坪施工中使用的混凝土是均匀涂抹的,因而不管在特定区域是否需要结构支撑,都会消耗大约一半的混凝土。这对环境尤其有害,因为水泥做为混凝土的主要成分,约占我们二氧化碳排放量的7%。相较之下,3D打印机可以十分精确地更改结构的厚度,只在真正需要的地方使用混凝土。这个过程称之为拓扑优化。3D打印建筑与普通的3D打印技术对比,其打印技术难度更大。


首先,要确保混凝土在打印过程中可以顺畅流动,这样才可以顺利进出打印机,不会堵塞。


其次,从打印机挤出的混凝土必须可以快速硬化并变得足够坚固以承担后续层。


此外,3D混凝土打印还需要克服露天环境(工作)中的一系列挑战,因为环境灰尘、湿度、水分、温度等都是干扰混凝土性能的变量,因此这些影响因素必须被控制。


目前,3D打印技术主要采用以下三种方式建造建筑物:


1、全尺寸打印。这个方式的好处在于比较方便,无需太多后期处理,但它的限制也很明显,建筑越大所需要的3D打印机越大,更重要的是3D打印机越大,打印精度和打印速度就会变差。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如材料、控制、精度等。


2、分段组装式打印。即建筑的模块化,在工厂里把每块打印好,最后在现场进行组装。这种方法的优点是解决了建筑尺寸的限制,缺点是现场的组装工作又涉及到需要很多人工,提高了成本。


3、群组机器人集体打印装配。就是一群3D打印机,像蜜蜂一样共同执行任务(比如打印整幢房屋)。这样,打印机的尺寸跟建筑尺寸无关,同时打印机的智能要求也可以大大降低,但目前掌握这种技术的公司较少,不够成熟,成本也很高。不过,这种自组织自协调的群体智能方式也是现在人工智能的研究方向。南京嘉翼自主研发的桁架式打印设备,利用计算机设计三维立体建筑的图纸,通过BIM管理系统,用网络发送到工地现场或工地工厂的数字控制大型建筑3D打印机里,采用专用廉价混凝土现场打印配筋装配,建造符合现行规范的建筑构件和建筑体。


这项3D打印技术全面应用,可有效减少二氧化碳排放


南京嘉翼的桁架式打印设备可承接各种个性化突出、小批量、多品种、低密度、别具一格的建筑群体或单体的打印业务。如城市大型特色景观、公交车站、卫生间、露天售货亭、艺术围墙、旅游景点设施、路桥栏杆等城市景观、街景、公共设施的建造。


这项3D打印技术全面应用,可有效减少二氧化碳排放


南京嘉翼自2015年开始从事建筑3D打印,从第一个基于混凝土3D打印构件的装配式房屋至今,6年里已完成近8000平方的3D建筑和构筑物。随着设计工艺和新环保打印材料的研发,以及在建造施工自动化取得的巨大进步,嘉翼通过与绿色增材智造研究院合作研究,以全新的设计思维和数字建造的方法融入了主流建造趋势,嘉翼将个性化和工业标准化完美结合在一起。不再将目光局限于独立的景观,市政构件,构筑物,建筑物的组成部分,而是将他们视为一个有机的整体去寻求解决方案,一方面展现极具创意的设计,巧妙的建造方法,另一方面打造和谐的环境融合感受,营造自然环境和谐共存的文化旅游、企业和居住空间。


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