澳门大学李宗津教授:建筑混凝土3D打印的发展

时间:2018-06-27 15:41来源:未知
由中国 3D打印技术 产业联盟和世界3D打印技术产业联盟、南方日报共同主办,佛山市,南海区,大沥镇三级政府支持的第五届世界3D打印技术产业大会于2018年6月17/18日在佛山大沥成功举行,来自国内外900多位代表出席大会,并就3D打印重新定义制造业这个主题展开

由中国3D打印技术产业联盟和世界3D打印技术产业联盟、南方日报共同主办,佛山市,南海区,大沥镇三级政府支持的第五届世界3D打印技术产业大会于2018年6月17/18日在佛山大沥成功举行,来自国内外900多位代表出席大会,并就3D打印重新定义制造业这个主题展开热烈讨论。下面有请澳门大学的李宗津教授为我们带来建筑3D打印的分享。

我们说隔行如隔山,我们3D打印也是一样。首先建筑物的体型是巨大的,而且往往有些形状也是非常复杂的,形状复杂是非常适合用我们的3D打印。特别是在我们国家来讲,基建工程一直是我们经济发展的一个火车头,在过去这么多年一直靠投资来引领的,所以说我们国家的基建建设规模非常大。而且在今后的几十年还会持续不断地进行发展。

我举几个例子,我们的京沪高铁上面很多大型混凝土构件。这是三峡建立的船闸,3D打印的效果非常好,一层一层地把整个船闸打印出来了。这是港珠澳大桥。我讲这些主要想讲的是,国家的基建建设量大,而且用的材料多。材料多到什么程度?我们每年要花70亿吨混凝土,跟我们每年吃的粮食、喝的水总和还要多,从这里可以看出来建筑材料的量特别大。现在超高强的混凝土强度可以和一般的钢铁相媲美了。

接下来说一下过去的所谓2D打印即挤压技术。它和3D打印有很多相似之处,需要有很好的材料,比如需要均匀和强有力的挤出力,还有模具制造等等。这是我在香港科技大学20年以前就开始的一个工作,当时我们建造了挤压实验室。这是我在美国西北大学的导师,另外和工业界联合开发一些产品。这是我们利用挤压法开发出来一些产品,我们还开发一些新型产品。另外我们也做一些挤压生产线,我的一个学生毕业以后在美国做了一些事,它的生产速度确实非常快。由于我们有这么多挤压工作的经验,所以后来接触3D打印以后,我们在香港科技大学率先进行了土木工程3D打印。

目前来讲,3D打印在建筑工程当中的应用发展还不是特别快,主要以挤压混凝土浆体技术,通过一个挤压头,通过层层铺设来打印一些样品。最早可以追溯到1997年,2003年在英国3D打印开始在建筑方面应用。大家可以看到,从尺度上来讲,我们这个尺度比较大,另外对于粉末的要求也没有那么高。在美国最早等高线打印的方式是南加州大学的一位伊朗教授,目前他还要和美国航天局合作,实现在月球上打印。

我们在香港科技大学打印主要是从材料硬件和软件一起进行开发。材料方面,我们主要是运用了氧化镁、磷酸镁系统,可以很快地形成胶黏,所以特别适合3D打印,而且强度也比较高。这是我们在香港科技大学开发的,可以看到还有一个碾压的过程。我们做完以后,深圳有一家公司对这个比较有兴趣,我的博士生毕业以后也很愿意创业,所以我们联合这个公司继续进行3D打印方面的开发。这是深圳公司通过挤压头开发的,我们的优势在于材料,3D打印在打印过程中在出来以前需要保持它的流变性,但是出来以后就需要成型程度比较好,我们能够满足两个要求。这是打印出来的样品。我们在西班牙、瑞士都打印出来了一些。我觉得对于我们3D打印来讲,你成立一个公司,最起码是能够活下去,在建筑3D打印当中,如果说我们专门去打印一个结构构件目前来讲还不成熟,但是3D打印的优势是可以打印比较复杂的形状,类似于建筑的装饰品和建筑艺术品它的增值比较高,而且又能够充分发挥3D打印的优势,所以我们下一步的主攻方向就是建筑的艺术品和建筑的装饰品,这个公司能够活下去了,我们再继续开发,继续打印结构构件,实现以后我们至少可以实现建筑物的部分构件打造。我们希望以后能够利用3D打印技术把风力发电的部件打印出来。希望把我们的这个3D打印走进各种各样的不同行业,使它发扬光大,最后进入到我们生活的每一个部位。 (责任编辑:世界3D打印技术产业联盟)

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