选择性喷射打印成形水泥制品的工艺试验及性能分析开题报告

 2020-02-10 10:02

1. 研究目的与意义(文献综述)

20世纪80年代美国发明了3d打印技术(3d-printing),并迅速得到推广。3d打印技术在世界范围内获得广泛关注与重视,英国《经济学人》杂志在《第三次工业革命》一书中,将3d打印技术作为第三次工业革命的重要标志之一,美国《时代》周刊将3d打印列为“美国十大增长最快的工业”。3d打印也称为增材制造(additive manufacture,am)[1,2],不同于传统的减材方式,其基本原理是由三维模型分层,增加材料并逐层叠加快速制造出任意复杂的三维实体。目前,该项技术已广泛应用于航空航天、建筑设计、卫生医疗、电子工业、食品制造和零部件加工工业等诸多领域,发展迅猛且具有广阔的市场前景。

长期以来,传统的建筑技术不够完善,不仅给环境带来了较为严重的破坏,还大大浪费了人力资源和社会资源。而随着时代的发展进步,人们对于新型建筑技术的要求越来越迫切。与传统建筑技术相比,3d打印建筑的优势主要体现在以下方面:更快的打印速度,更高的建筑效率;不再需要使用模板,可以大幅节约成本;更加绿色环保,减少建筑垃圾和建筑粉尘,降低噪声污染;减少建筑工人的使用,降低工人的劳动强度;设计空间更广阔,突破现行的设计理念。近年来,对3d打印建筑技术和材料的研究越来越多,3d打印建筑也随之蓬勃发展,其必将在未来建筑行业中有广阔的发展前景[3]

硅酸盐水泥混凝土是当代用量最大的土建材料。通过将国内外研究作对比可以发现,混凝土类材料不仅在传统建筑制造中是主要的使用材料之一,而且在新型的3d打印建筑领域里也是主要材料之一[4]。随着成型工艺和设备的不断发展,水泥基材料的3d打印在建筑行业中的应用将不断扩展和加深。

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2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容

打印原理:将干骨料施加在3dp打印机平台上,直写型喷头将水泥浆选择性喷射在均匀放置的骨料薄层上并完全渗透,该平台降低设定的层厚度。这两步重复进行,直到打印出整个试样,移除未硬化的材料。

粉料配制:水灰比0.4,加入硅灰和减水剂,期望能提高水泥浆体的流动性,同时改善因高效减水剂引起的浆体流动度经时损失。分别调整硅灰和粉煤灰的配比,探究其含量对水泥浆挤出性和渗透能力的影响。加入10%的粉煤灰,降低成本、节能环保同时改善浆体的流动性能。配制保水性、粘度、渗透性均优良的水泥浆料。

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3. 研究计划与安排

第1-3周:查阅相关文献资料,完成英文翻译。明确研究内容,了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案,并完成开题报告。

第4-6周:按照设计方案,搭建实验平台,配制3d打印基体材料和喷射材料,运用3d打印机打印样品。

第7-10周:阐述水泥3d打印工艺原理,对水泥样品力学性能和微观结构进行测试,优化打印工艺参数,并完成较复杂的典型样品打印工作;

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4. 参考文献(12篇以上)



[1]丁博强.3d打印:推动第三次工业革命[j].上海信息化,20139(02):68-71.

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