一种高强度免烧胶砂传统风貌建筑构件的3D打印方法

本发明属于3d打印领域，具体地说，涉及一种高强度免烧胶砂传统风貌建筑构件的3d打印方法。

背景技术：

1、随着科技的不断进步，3d打印技术已经在多个领域展现出其独特的优势。3d打印技术，也称为增材制造技术，是一种通过逐层添加材料来构造三维实体的制造方法。与传统的减材制造相比，3d打印技术具有设计灵活性高、材料利用率高、生产周期短等优点。在建筑领域，3d打印技术的应用尤其引人注目。传统的建筑构件制造方法往往需要大量的人工和时间，而且对于复杂形状的构件，制造过程更是充满挑战。3d打印技术的出现，为复杂构件的快速制造提供了可能，特别是对于传统风貌建筑构件的制造。

2、传统的风貌建筑构件制造方法通常依赖于手工雕刻或模具浇注，这些方法不仅耗时耗力，而且难以实现复杂结构和精细细节的再现。3d打印技术以其设计自由度高、材料利用率高、打印精度高等优点，为复杂几何形状和内部结构的构件制造提供了新的解决方案。现有的3d打印技术在应用于传统风貌建筑构件制造时仍面临一些挑战。首先，大多数3d打印建筑材料的强度和耐久性尚未达到传统建筑材料的水平。其次，打印过程中的层间结合问题仍然是一个技术难题，会影响构件的整体性能。此外，打印后的后处理工艺复杂，增加了制造成本和时间。因此，需要尽快开发一种适用于传统风貌建筑构件制造的3d打印方法。

3、有鉴于此特提出本发明。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种高强度免烧胶砂传统风貌建筑构件的3d打印方法，解决了上述背景技术中提出的问题。

2、为解决上述技术问题，本发明采用技术方案的基本构思是：

3、一种高强度免烧胶砂传统风貌建筑构件的3d打印方法，包括：以下步骤：

4、步骤1：利用计算机辅助设计软件进行三维模型设计，生成模型文件；

5、步骤2：将生成的模型文件导入3d打印机中，使用打印机内置的切片软件对模型进行逐层切片，生成二维打印路径；

6、步骤3：将碳化硅、石灰、增强材料和胶凝材料按照指定的质量份数比例混合均匀，制备成粉体材料；

7、步骤4：将制备好的粉体材料均匀地铺设在打印平台上，然后根据打印路径，在粉体材料上喷射打印机喷剂进行成型；

8、步骤5：打印过程中，重复步骤4中的铺粉和喷射打印机喷剂的过程，逐层构建，直至形成完整的三维构件；

9、步骤6：在打印过程完成后，将打印好的构件连同打印平台一起保留在打印仓内，对打印仓进行加热，以固化打印好的构件；

10、步骤7：固化后，将构件从打印仓中取出，清除构件表面未固化的粉末，得到初步的3d打印构件；

11、步骤8：将清除粉末后的构件放入恒温恒湿箱中进行养护，直至达到设定的养护时间，养护时间到达后即获得最终的3d打印构件。

12、可选的，步骤3中粉体材料是由碳化硅、石灰、增强材料和胶凝材料按照质量份数比3：1.5：0.15~0.2：1混合均匀得到。

13、可选的，步骤4中在粉体材料上喷射打印机喷剂时，每使用1份粉体材料，喷射0.25~1份的打印机喷剂。

14、可选的，步骤6中对构件进行固化时，打印仓的温度为40~60℃。

15、可选的，步骤8中恒温恒湿箱的温度为20℃至25℃和湿度为60%至70%，养护时间为24小时。

16、可选的，所述碳化硅为工业绿碳化硅，粒径为10~200目。

17、可选的，所述增强材料为短切莫来石纤维，直径为5~20µm，长度为3~10mm。

18、可选的，所述胶凝材料为高铝水泥、硫铝酸盐水泥、磷酸镁水泥、地质聚合物中的至少一种。

19、可选的，所述打印机喷剂为水玻璃、硅溶胶、铝溶胶、磷酸铝溶胶中的至少一种。

20、采用上述技术方案后，本发明与现有技术相比具有以下有益效果，当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以下所述的所有优点：

21、本发明的3d打印方法具有显著的优势，无需考虑打印材料的流变性和触变性，直接在粉体材料上喷射打印机喷剂，有效解决了传统方法中材料不流动或易坍塌的问题；混合材料能够快速硬化，且硬化后强度高，每层材料在叠加过程中变形小，层与层之间粘结紧密，展现出优异的堆积性能和高层间强度，降低了构件的各向异性；此外，打印构件在打印仓内快速固化，采用免烧工艺，大幅节省能源，符合绿色清洁生产要求，并提高了生产效率，降低了制造成本，同时构件表面未固化的粉末可回收利用，极大提高了材料的利用率，减少了浪费，契合可持续发展的理念。

22、下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步详细的描述。

技术特征：

1.一种高强度免烧胶砂传统风貌建筑构件的3d打印方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种高强度免烧胶砂传统风貌建筑构件的3d打印方法，其特征在于，步骤3中粉体材料是由碳化硅、石灰、增强材料和胶凝材料按照质量份数比3：1.5：0.15~0.2：1混合均匀得到。

3.根据权利要求1所述的一种高强度免烧胶砂传统风貌建筑构件的3d打印方法，其特征在于，步骤4中在粉体材料上喷射打印机喷剂时，每使用1份粉体材料，喷射0.25~1份的打印机喷剂。

4.根据权利要求1所述的一种高强度免烧胶砂传统风貌建筑构件的3d打印方法，其特征在于，步骤6中对构件进行固化时，打印仓的温度为40~60℃。

5.根据权利要求1所述的一种高强度免烧胶砂传统风貌建筑构件的3d打印方法，其特征在于，步骤8中恒温恒湿箱的温度为20℃至25℃和湿度为60%至70%，养护时间为24小时。

6.根据权利要求1所述的一种高强度免烧胶砂传统风貌建筑构件的3d打印方法，其特征在于，所述碳化硅为工业绿碳化硅，粒径为10~200目。

7.根据权利要求1所述的一种高强度免烧胶砂传统风貌建筑构件的3d打印方法，其特征在于，所述增强材料为短切莫来石纤维，直径为5~20µm，长度为3~10mm。

8.根据权利要求1所述的一种高强度免烧胶砂传统风貌建筑构件的3d打印方法，其特征在于，所述胶凝材料为高铝水泥、硫铝酸盐水泥、磷酸镁水泥、地质聚合物中的至少一种。

9.根据权利要求1所述的一种高强度免烧胶砂传统风貌建筑构件的3d打印方法，其特征在于，所述打印机喷剂为水玻璃、硅溶胶、铝溶胶、磷酸铝溶胶中的至少一种。

技术总结本发明公开了一种高强度免烧胶砂传统风貌建筑构件的3D打印方法，本发明的3D打印方法具有显著的优势，无需考虑打印材料的流变性和触变性，直接在粉体材料上喷射打印机喷剂，有效解决了传统方法中材料不流动或易坍塌的问题；混合材料能够快速硬化，且硬化后强度高，每层材料在叠加过程中变形小，层与层之间粘结紧密，展现出优异的堆积性能和高层间强度，降低了构件的各向异性；此外，打印构件在打印仓内快速固化，采用免烧工艺，大幅节省能源，符合绿色清洁生产要求，并提高了生产效率，降低了制造成本，同时构件表面未固化的粉末可回收利用，极大提高了材料的利用率，减少了浪费，契合可持续发展的理念。技术研发人员：朱晶,钱潇扬,姜黎黎,李振国,王冬晔,余四文受保护的技术使用者：哈尔滨理工大学技术研发日：技术公布日：2024/11/4