3D打印建筑存在的问题

1 3D打印建筑用混凝土材料

目前现有混凝土材料粘结时间长，通常初凝时间即达到六到十小时，而终凝时间更是长达二十四小时左右。而对于3D打印混凝土建筑来说，需要求材料在短时间内便能快速凝结，现有的混凝土材料难以满足这一要求。

3D打印用混凝土需要有适宜的流动性。若流动性过大，则会导致在3D打印过程中材料无法堆叠，而流动性过小，则会导致3D打印喷头的堵塞。因此怎样的流动性较为合适，使得混凝土在从喷头中喷出后即快速凝结，也是现在所存在的问题之一。

3D打印建筑用混凝土配制好后便立刻要能达到一定的强度，便于支撑继续打印；之后强度也要满足相应的国家标准。现有的3D打印建筑用混凝土材料的强度上还有所欠缺，使得现有的3D打印建筑仅局限于1~2层的小型建筑。若想将3D打印技术应用于中高层建筑或地震多发地区，则还需要进行更多的尝试。

对于3D打印用混凝土材料上存在的问题，可从现今广泛运用的建筑材料入手，选择部分合适的胶凝材料、骨料作为试验对象，例如便于泵送的硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥。而添加剂则依据现今3D打印技术的研发成果定向选择，不拘泥于传统的添加剂。例如用于增强混凝土抗拉强度的玻璃纤维等添加剂。目前3D打印用混凝土的种类及组成材料主要为经处理的天然石膏、破碎花岗岩等建筑垃圾、公司自主研发的用于特定机型的含纤维添加剂的混凝土。

2 3D打印建筑相关配套

除却3D打印建筑所用材料上存在的问题之外，3D打印建筑对于3D混凝土打印机、3D打印软件等方面也提出了较高要求。

3D混凝土打印机是3D打印混凝土建筑的主要设备，性能优良的打印机能提高3D打印建筑的精度并使得打印效率得到提升。然而如今市场上还没有量产的3D混凝土建筑打印机。没有统一规格的打印机便使得3D打印建筑不能得到大范围的普及。

3D打印软件主要由建模软件、切片软件和三维行程控制软件组成。其中，建模软件可采用AutoCAD、3DMAX等支持STL格式文件的软件。切片软件将建模软件生成的STL文件转化为G代码，这类软件大多为开源软件。例如Cura、Slic3r等。三维行程控制软件负责读取G代码，完成3D打印过程。然而在混凝土打印的邻域里并不存在合适的开源软件，因此需要自主进行开发。

3 打印质量控制

打印质量指得是3D打印建筑的力学性质、耐久性能。许多因素会影响到3D打印建筑的质量，从而使得建筑质量难以控制，例如材料自身问题、设备打印速率、打印工艺等。

材料自身的工作性能较差，导致下层混凝土已经初凝，上层混凝土流动度低，从而形成空隙，严重影响材料打印质量。

设备打印速率过快，下层混凝土强度未达到支撑强度，整个构件会变形甚至坍塌；打印速率过慢，混凝土初凝后界面黏结强度低。

在连续打印过程中，必须保持混凝土供应的连续性；打印完成后的后期维护保养也会影响打印质量。

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