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3D打印应用在建筑行业中的关键

更新时间: 2019-09-26 17:54:09  查看次数: 368    
正是得益于计算机科学的进步发展,才能将3D打印应用在建筑行业中。因为3D打印的前提条件是,客户必须给出准确的三维数据,这样计算机才能下达一一对应的执行指令。其实现在目前所谓的3D打印就是2D打印的叠加法,2D打印的每层包含不同的内容或图像,从而在叠加上形成一种复杂的立体结构,例如通常一般打印机器采用的算法是这样的步骤:
  • 将待建造的三维实体模型的每一层切片分为边界区域和填充区域;设置三维实体模型截面轮廓边界宽度的范围值,根据截面在纵向和横向上轮廓的宽度大小,将需要扫描的铺层区域分为边界区域和填充区域;边界区为轮廓间隙宽度小于此范围值的区域,填充区域为轮廓间隙宽度大于或等于此范围值的区域。
  • 根据边界区域和填充区域,进行分开各自扫描;当扫描填充区域时,程序使用功率比较大的光子射束或粒子射束以及更大的光斑直径;当扫描边界区域时,程序使用功率比较小的光子射束或粒子射束功率以及更小的光斑直径。这样就最大化的平衡了逐层扫描建造三维实体过程中所面临的效率和精度相互矛盾的问题,结果是既保证了效率,也保证了加工零件的精度和外观质量。

一般3D打印建造流程是:

  1. 读入客户准备好的工件数据文件(一般都是STL格式的三维模型文件)。
  2. 然后用平行XY平面的薄片与工件数据文件相切,得到N个工件轮廓截面,相邻截面的间距为预设的分层厚度。
  3. 分别用间距为预设扫描间距值、且平行于XY平面中X/Y轴方向的直线与轮廓截面相交,分别得到X/Y轴方向上N条相交线段。
  4. 读入用户自定义设置的薄壁范围值。
  5. 分别用薄壁范围值与每一个截面上X/Y轴方向上的每一条相交线段的长度相比较;若当前相交线段长度小于薄壁范围值,则当前相交线段与下一条相交线段之间的区域为边界区域,否则为填充区域。当然如果是建筑直接打印则相对容易得多,对于墙体打印则采用挤出头铺料,就不需要详细区分两种区域,因为建筑打印相对粗糙的多。


成本对比分析

从节约成本来考虑,这也是推动这种技术的前进的关键。从现有上海盈创公司打印的建筑实体统计的数据来看,对建筑材料节省约在30%到60%,打印的工期统计来算约缩短50%到70%,人工也节约50%到80%。这就意味着,通过使用3D打印技术,可以得到更低的造价成本、更短的施工工期,如此建筑成本可至少节省50%以上。尽管粘合剂与硅酸盐水泥相比普通的建筑材料成本较高,但模板的使用量以及劳动力的参与人数确实可大幅降低。
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