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【革新獎(jiǎng)2019】一等獎(jiǎng)：打開建筑的新領(lǐng)域——混凝土制品也可以3D打印
主要完成單位：中國建筑股份有限公司技術(shù)中心、建研華測（杭州）科技有限公司
主要完成人：張濤、霍亮、藺喜強(qiáng)、李國友、戢文占、田冠飛、路蘭、田野、鮑克蒙
本項(xiàng)目開展了混凝土3D 打印材料配制技術(shù)、混凝土3D 打印專用添加劑、混凝土制品3D 打印設(shè)備及控制系統(tǒng)開發(fā)、混凝土制品3D 打印工藝及應(yīng)用技術(shù)的研究，創(chuàng)新的利用觸變劑、調(diào)凝劑的復(fù)配技術(shù)、混凝土制品3D打印設(shè)備的設(shè)計(jì)開發(fā)和控制技術(shù)以及混凝土制品3D打印工藝等，解決了混凝土3D 打印材料性能與打印工藝參數(shù)的匹配性問題，降低了混凝土施工的勞動(dòng)強(qiáng)度、減少了材料的浪費(fèi)，改善了建造環(huán)境，實(shí)現(xiàn)了混凝土制品的3D打印應(yīng)用。利用本項(xiàng)目開發(fā)的3D打印混凝土和打印設(shè)備成功實(shí)現(xiàn)了二層建筑的現(xiàn)場打印建造，并實(shí)現(xiàn)景觀部品、裝飾構(gòu)件及全固廢混凝土制品的打印應(yīng)用。利用本項(xiàng)目技術(shù)開發(fā)的打印設(shè)備成功應(yīng)用于國內(nèi)浙江大學(xué)、長沙理工大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)、澳大利亞斯威本大學(xué)、美國新墨西哥州立大學(xué)、中建中東公司等。
原位3D打印辦公樓
一、打印混凝土調(diào)凝技術(shù)，研發(fā)了適合不同膠凝材料組成的凝結(jié)時(shí)間調(diào)凝劑，可根據(jù)應(yīng)用需要靈活調(diào)整凝結(jié)時(shí)間，保證混凝土即滿足打印工藝要求，又符合力學(xué)性能的要求；實(shí)現(xiàn)了利用普通混凝土原材料，配以添加劑就可制備出符合打印和應(yīng)用要求的混凝土材料。
二、工業(yè)固廢打印混凝土配制技術(shù)，利用堿激發(fā)技術(shù)，以礦粉、鋼渣粉、尾礦砂為原料配制出符合打印要求的混凝土；實(shí)現(xiàn)了環(huán)境減負(fù)又為固廢的消納和利用提供了新技術(shù)。
三、混凝土3D 打印工藝試驗(yàn)平臺(tái)，根據(jù)不同工藝需求，如打印層厚、打印速度、層間間隔環(huán)境溫度等變化對(duì)打印材料性能需求的不同，進(jìn)行調(diào)整，解決了材料性能與工藝匹配的問題，形成可滿足不同應(yīng)用的打印工藝，實(shí)現(xiàn)了從縮小比例構(gòu)件到足尺構(gòu)件、從規(guī)則構(gòu)件到異形構(gòu)件、以及不同紋理和裝飾效果的部品構(gòu)件打印。
足尺寸建筑構(gòu)件打印
2019年完成了首例原位3D打印二層樓房的施工，建筑面積約230平方米，高度7.2米，墻體、構(gòu)造柱等豎向構(gòu)件采用原位打印施工，主要用于辦公和展示，獲得中央二套、人民日?qǐng)?bào)、央視、新華網(wǎng)、經(jīng)濟(jì)日?qǐng)?bào)等各大主流媒體的報(bào)道。
利用開發(fā)的混凝土3D 打印材料進(jìn)行實(shí)體打印?？刂剖页叽鐬?m×2m× 2.4m。在房屋打印過程中需要3~4人參與，其中2人制備打印材料，1人操控打印機(jī)，1人輔助工作。整個(gè)房屋的打印機(jī)的打印速度是100~150mm/s，擠出寬度40mm，每層打印厚度12.5mm，整個(gè)房屋安裝需2小時(shí)。實(shí)施中采用了打印構(gòu)件拼裝、現(xiàn)場打印、異型構(gòu)件打印等不同工藝。通過本次應(yīng)用充分表明本項(xiàng)目的技術(shù)成果的可行性。
3D打印控制室混凝土3D 打印具有免模板的技術(shù)優(yōu)勢，除了打印房屋建筑外，另一個(gè)應(yīng)用途徑是打印特殊形狀的市政景觀小品和裝飾部品。
3D打印復(fù)合外墻掛板
3D打印公共設(shè)施及異形模型
利用本項(xiàng)目技術(shù)開發(fā)的HC-3DPRT型打印設(shè)備應(yīng)用于浙江大學(xué)、長沙理工大學(xué)、內(nèi)蒙古科技大學(xué)、新加坡Pan-UnitedConcrete Pte Ltd、澳大利亞斯威本大學(xué)、美國新墨西哥州立大學(xué)、中建總公司中東分公司等。
浙江大學(xué)主要運(yùn)用該系統(tǒng)用于本科生的教學(xué)演示，使其了解土木工程新型材料、復(fù)合材料及工業(yè)固體廢棄物在混凝土3D打印方面的進(jìn)展情況，同時(shí)用于軟件教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生將3維模型轉(zhuǎn)化為2維模型的數(shù)據(jù)化操作。長沙理工大學(xué)應(yīng)用該系統(tǒng)進(jìn)行本科生、研究生的教學(xué)演示，使其充分了解智能建造技術(shù)及新型材料在土木工程行業(yè)應(yīng)用的進(jìn)展情況，同時(shí)也為研究生、本科生開展創(chuàng)新性研究等提供平臺(tái)。
浙江大學(xué)打印作品
新加坡Pan-UnitedConcrete Pte Ltd，主要用于園林個(gè)性化定制的混凝土構(gòu)件，并在新加坡公園與透光混凝土結(jié)合，定制了透光3D長凳。澳大利亞斯威本大學(xué)主要應(yīng)用于Prof.Jay Sanjayan課題組研究生和博士生教學(xué)、材料研究，Prof.Jay主研兩種流行的三維混凝土打印方法，即擠壓法和粉末法，其中運(yùn)用中建技術(shù)中心與建研華測公司研發(fā)的實(shí)驗(yàn)室級(jí)HC-3DPRT設(shè)備很好的將擠壓式與混凝土3D打印材料結(jié)合起來，材料主要包括地質(zhì)聚合物混凝土、低碳混凝土等。
斯威本大學(xué)設(shè)備調(diào)試
新墨西哥大學(xué)構(gòu)件打印 
異形構(gòu)件打印值得期待的是， 3D打印建筑技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展，符合我國工程建設(shè)的裝配化、機(jī)械化、智能化和綠色化為特征的建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展方針，也是助推我國經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型升級(jí)的重大舉措。相信會(huì)有更多的企業(yè)和單位逐漸投身于3D 打印建筑領(lǐng)域。隨著越來越多的技術(shù)突破和科研創(chuàng)新，3D 打印建造技術(shù)也會(huì)日趨成熟，從而為建筑業(yè)的高速發(fā)展帶來無限的無限活力。
中國建筑股份有限公司技術(shù)中心
經(jīng)過多年的研發(fā)和應(yīng)用探索，中國建筑技術(shù)中心形成了國際先進(jìn)的3D打印建造技術(shù)平臺(tái)，并與中建中東公司、中建二局華南公司合作搭建了海內(nèi)外合作研發(fā)平臺(tái)—3D打印建筑技術(shù)中東研發(fā)中心、中建技術(shù)中心廣東示范基地。中建技術(shù)中心緊跟智慧建造技術(shù)發(fā)展趨勢，在建筑3D打印的技術(shù)創(chuàng)新和應(yīng)用發(fā)展方面開拓創(chuàng)新，研發(fā)了包括水泥基3D打印材料、建筑3D打印設(shè)備、3D打印施工工藝等方面的建筑3D打印成套技術(shù)。
目前獲得完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)授權(quán)專利15項(xiàng)，軟件著作權(quán)4項(xiàng)，出版國內(nèi)第一部混凝土打印技術(shù)專著、主編國內(nèi)第一個(gè)混凝土打印技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、牽頭成立了第一個(gè)混凝土打印行業(yè)分會(huì)、組織了國內(nèi)第一屆混凝土打印創(chuàng)新大賽、設(shè)計(jì)開發(fā)的混凝土打印設(shè)備應(yīng)用于國內(nèi)外多家企業(yè)及院校，為混凝土打印技術(shù)和行業(yè)的發(fā)展創(chuàng)造了良好氛圍。
建研華測（杭州）科技有限公司
建研華測（杭州）科技有限公司是一家專業(yè)從事混凝土3D打印和高端測試儀器設(shè)備開發(fā)、生產(chǎn)和銷售的國家高新技術(shù)企業(yè)，與中建技術(shù)中心合作研發(fā)的HC-3DPRT打印設(shè)備，已經(jīng)遠(yuǎn)銷新加坡、澳大利亞、迪拜、美國等。
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