案例：粘結(jié)劑噴射3D打印技術(shù)在復(fù)雜建筑模板制造中的應(yīng)用

魔猴君  行業(yè)資訊   2172天前

建筑模板是混凝土澆筑成形的模殼和支架，是一種臨時(shí)性支護(hù)結(jié)構(gòu)，按設(shè)計(jì)要求制作，使混凝土結(jié)構(gòu)、構(gòu)件按規(guī)定的位置、幾何尺寸成形，保持其正確位置，并承受建筑模板自重及作用在其上的外部荷載。

在建筑結(jié)構(gòu)中，墻壁需要以90°角（垂直）彼此定位。如果出現(xiàn)突出、彎曲或偏移的部分，都需要特殊的建筑模板，制造這種模板的傳統(tǒng)制造方式費(fèi)時(shí)耗力，而三維彎曲模板這樣的復(fù)雜建筑模板制作更是困難。膠粘劑噴射3D打印技術(shù)是制造建筑模板的新興技術(shù)，其優(yōu)勢是快速、準(zhǔn)確的直接制造復(fù)雜建筑模板。接下來，將分享一個(gè)膠粘劑噴射3D打印技術(shù)制造復(fù)雜建筑模板的案例。

德國SAB（薩克森自由州的國家發(fā)展研究所），在總部建設(shè)期間準(zhǔn)備建造一個(gè)帶有中間平臺的半圓形樓梯，樓梯將安裝在支撐墻上。這就需要一個(gè)非常復(fù)雜而精確的混凝土模板，以實(shí)現(xiàn)樓梯平滑，均勻的曲線，SAB 將此工作委托給了模板供應(yīng)商Doka。經(jīng)過對樓梯模板設(shè)計(jì)的廣泛評估，Doka根據(jù)模板的復(fù)雜程度對不同表面進(jìn)行了分類：一類是傳統(tǒng)的具有圓柱形或圓錐形的單軸曲面；另一類是這個(gè)樓梯與眾不同的三軸曲面，也就是樓梯到支撐墻內(nèi)側(cè)的圓形懸垂。

用傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)這種形狀三軸曲面是非常費(fèi)時(shí)的，在制作時(shí)先用木頭或是塑料銑削出模板，再進(jìn)行手工組裝，然后再進(jìn)行多次研磨和涂層。由于這種模板通常由各個(gè)單獨(dú)部分組合而成，需要粘合在一起。為了得到均勻的混凝土表面，還需要多次對表面進(jìn)行砂磨和平滑處理。承載部件要采用有機(jī)材料并需要在張力狀態(tài)下組裝起來，而在施工現(xiàn)場，溫度和濕度的波動乃至一般天氣條件的影響下，都容易發(fā)生裂縫，這明顯會影響質(zhì)量。

圖片來源：voxeljet-維捷

相比傳統(tǒng)方式，膠粘劑噴射3D打印技術(shù)可以更快地生成組件，可以直接根據(jù)3D數(shù)據(jù)進(jìn)行模板制造，減少了工程工作量。由于這是一種數(shù)字化制造技術(shù)，如果建筑用戶在今后需要制造同一設(shè)計(jì)但不同尺寸的建筑模板，則可以通過尺寸修改，再次進(jìn)行3D打印，模板制造是易于重復(fù)的。除此之外，從設(shè)計(jì)到裝配的3D打印幾何形狀的數(shù)據(jù)一致性，保證了模板的高精度，高精度減少了現(xiàn)場手動返工的后顧之憂。。由于材料均質(zhì)，受天氣條件影響小，使得質(zhì)量得到了保證。voxeljet-維捷制造的3D打印模板可承受高達(dá)100 kN /m的混凝土澆鑄壓力，對所使用的脫模劑和混凝土沒有限制。

3D打印技術(shù)的優(yōu)勢在制造復(fù)雜建筑模板是更為明顯，特別是在多彎曲混凝土構(gòu)件的情況下，數(shù)字化和輕松的過程大大加快了建筑速度。根據(jù)幾何形狀的不同，采用膠粘劑噴射3D打印技術(shù)生產(chǎn)的模板最多可使用40次，這也降低了相同混凝土表面的成本。

這一3D打印模板在裝配時(shí)只需要通常裝配時(shí)間的十分之一。在組裝模板時(shí)，3D打印模板與Doka的CNC切割Xlife面板百分之百匹配，這種混合制造模板的方法保證了模板制造的成本效益。

通過voxeljet 3D打印模板所制造的建筑樓梯混凝土澆筑結(jié)構(gòu)，沒有產(chǎn)生滲透或是蜂窩現(xiàn)象，質(zhì)量很好。通過與voxeljet-維捷的合作，Doka認(rèn)為以后可以將膠粘劑噴射3D打印模板應(yīng)用于制造更多的建筑表面結(jié)構(gòu)。使用voxeljet的膠粘劑噴射技術(shù)，可以更快速、精確的制造三維曲面混凝土構(gòu)件模板。遠(yuǎn)期看，這也許會改變繁復(fù)的混凝土施工過程。除了制造復(fù)雜的混凝土模板外，voxeljet-維捷的膠粘劑噴射技術(shù)還可以用于制造建筑模型。