vxeliet：復雜混凝土模板使用3D打印提高工作效率白皮書（10頁）.pdf

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1、白皮書復雜混凝土模板使用3D打印提高工作效率voxeljet AG Whitepaper Concretepage 02目錄利用3D打印技術實現更高效的模板制作工藝過程：粉末粘結劑噴射主要優勢粘合劑噴射與輪廓加工相比維捷遍布全球一流的參考資料：Doka使用借助創建復雜的模板優勢、劣勢、風險和機會 建筑業未曾夢想過的可能性.03.03.03.04.05.05.06.08概況.09voxeljet AG Whitepaper Concretepage 03粘合劑噴射過程只需要組件的CAD數據就可以開始印刷。voxeljet的3D打印工藝對復雜的模板結構特別有幫助。傳統的系統被設計為創建水平的墻體，

2、這些墻體彼此呈90度角排列。任何突起、彎曲或偏移都迫切需要一個特殊的模板。通常情況下，這些都是由模板承包商以耗時的手工勞動來準備的。三維彎曲的建筑構件甚至更具挑戰性。對于這些元素，模板必須首先由木材或塑料碾壓而成，手工組裝，然后再進行多次研磨和涂抹。由于這種模板通常是由單獨的部分組成，模板承包商將它們粘在一起。為了達到均勻的混凝土表面，然后有必要對接縫進行打磨和密封。使用3D打印工藝生產的模板要簡單得多，更快，更準確。為此，voxeljet采用了粉末粘合劑噴射技術。其主要優點是，它使最復雜的模板元素可以用CAD的spe-cifications來設計。粉末粘合劑噴射是一種增材制造工藝。粉末材料，

3、如沙子或塑料，被鋪粉器以極薄的層涂在構建平臺上。然后，打印頭只在要生產所需部件的地方施加粘合劑。這將導致粉末顆粒通過聚合作用粘合在一起。然后建筑平臺被降低一層厚度（150-300微米），粉末和粘結劑再次被一層層地涂抹。這個過程重復進行，直到部件完成。根據材料和粘合劑的不同，可以區分為化學和物理過程。該打印過程可以用所有可用的體視學噴氣打印系統和材料來實現。唯一的要求是要有3D數據。在打印和滲透過程之后，3D打印的模板元件可以像傳統模板一樣應用。voxeljet AG經過多年的研究和開發工作，已經完善了復雜模板的3D打印。建筑業將在未來從這一進展中大大受益。工藝過程：粉末粘結劑噴射主要優勢：利用

4、3D打印技術實現更高效的模板制作由于數字化和不費吹灰之力的過程，可以節省大量的時間，特別是多彎混凝土構件，因為這些構件的制造更加精確，因此沒有耗時的修正（這可能會延誤整個施工過程）。根據不同的幾何形狀，用粉末粘合劑噴射技術生產的模板可以使用多達40次。這就降低了每次進一步使用時每個混凝土表面的成本。維捷模板元件可承受高達100 kN/m的混凝土澆注壓力。對于使用的脫模劑和混凝土沒有任何限制。Transfer ofCAD dataApplication ofplastic powder1234567Selektive additionof binderLowering of thebuildin

5、g platformSteps 2-4repeatedRemoval of unboundplastic powderFinishedelement為了準確評估3D打印模板在個人建筑需求方面的優勢，熟悉一些細節是至關重要的：voxeljet AG Whitepaper Concretepage 04如果一個三維形狀被重復但尺寸不同，三維數據可以很容易地以數字方式重新縮放并用于創建另一個模具。在制造聚氨酯或硅樹脂模板基質時，維捷元件可作為母模提供有價值的服務，例如 用于外墻無需過多考慮元素紋理。使用維捷 VX4000打印系統（世界上最大的砂模工業3D打印系統），可以實現4000毫米2000毫米1

6、000毫米的建筑體積。粘合劑噴射與輪廓加工相比維捷粘結劑噴射技術不應該與輪廓工藝混合。與維捷粉末粘結劑噴射技術相比，輪廓工藝的目的是用機器人擠壓快速硬化的混凝土來豎立整個房屋或建筑構件。然而，這個過程有時會達到其極限，例如，當它涉及到整合加固件、創建三維多弧度的混凝土墻、生產有凹槽或精細紋理的部件時。目前，這只能在一定的傾斜角度內實現。精致的結構和細節目前還無法實現。視覺化。輪廓工藝的目標是用一個新的過程取代多年的實驗性混凝土施工。這與維捷的技術完全相反。后者的目的是擴大和優化多年來已經親身實踐和建立的施工方法。首先，這應該大大簡化當今三維建筑元素的制造。維捷從目前輪廓工藝達到極限的地方開始。

7、在維捷的VX4000的幫助下，可以制造出建筑體積為4000 x 2000 x 1000 mm的模板。voxeljet AG Whitepaper Concretepage 05一流的參考資料：Doka使用借助創建復雜的模板在德國萊比錫的SchsischeAufbaubank總部建設過程中，將架起一個帶有中間平臺的半圓形樓梯，該樓梯安裝在支撐墻上。為了使樓梯光滑，均勻，需要非常復雜但精確的混凝土模板。項目經理將這一任務委托給了世界知名的模板供應商多卡公司。在對樓梯模板設計進行了廣泛的評估和定義之后，根據其復雜性對不同的表面進行了分類。常規地形成具有圓柱形或圓錐形的單軸彎曲表面。然而，該樓梯的特殊

8、特征是三軸彎曲的表面，它代表樓梯向支撐壁內部的倒圓角。用常規工藝生產這種形狀非常耗時。木條必須被切割，彎曲成一定形狀，固定并粘合在一起。隨后，必須先對表面打磨并弄平幾次，然后再上光兩次。結果是零件的承重部件已經在拉力下組裝好，并由有機材料制成。在施工現場的溫度和濕度波動以及一般的天氣條件的影響下，容易出現木裂紋，從而明顯影響質量。這是來自維捷的3D打印提供巨大優勢的地方。直接從3D數據中可以更快，更省力地生產零件。3D打印的組件制造精確且無張力，因此在尺寸上非常穩定。均質材料針對上述天氣影響提供了額外的質量保證。維捷遍布全球作為數字生產的可靠合作伙伴，維捷在全球范圍內提供模板元件的生產。vox

9、eljet在德國、英國、美國、中國和印度的服務中心快速、高效地生產出精確的三維模板。即使是復雜的幾何形狀也可以生產，幾乎沒有任何限制。由于每個模板都是單獨生產的，因此可以將每個模板的生產方式與幾乎所有的標準模板系統結合起來，成為一個混合體。當然，在有關所需的詳細問題上，用戶也會得到支持數據和模板的處理。三維打印允許在施工現場和預制廠內高效、安全地重新實現多維曲線結構。為了使體素噴射元件具有更高的穩定性，將它們附著到支撐結構上。voxeljet AG Whitepaper Concretepage 06 3D公司在其德國服務中心外面用沙子印刷了七塊模板，壁厚僅為21毫米。然后，制造商用環氧樹脂滲

10、透元件，以達到必要的剛度。經過多卡打磨和涂覆后，即可使用模板。一個重要方面是，三維彎曲的立體像素元素的設計方式使其可以與現場的標準多卡模板完美地結合在一起。例如，多卡（Doka）員工已在數據集中放置了諸如鉆孔和插入式連接器之類的功能集成。這樣可以快速有效地組裝模板。整個模板已在多卡工廠快速高效地進行了預組裝。由于3D打印模板的高精度，因此在施工現場進行模板的施工非?？焖俸透咝?。后處理的環氧-砂混合物的另一個優點是其耐候性和耐刮擦性。實踐證明，使用維捷模板在幾種方面都是理想的：首先，僅需要通常組裝時間的十分之一。其次，在組裝模板元素時，3D打印組件與Doka的CNC切割Xlife面板百分百匹配。

11、這種混合方法可確保使用3D打印組件的模板解決方案具有成本效益。第三，由于從設計到裝配的3D打印幾何形狀始終如一的數字數據處理，因此制造的高精度令人印象深刻。成功澆筑和脫模后，可以比較樓梯的澆鑄結果。結果是驚人的：用voxeljet模板說明的樓梯部分顯示出非常好的鑄造結果，與3D打印元素的質量相對應。既沒有發現出血，也沒有發現混凝土巢。事后看來，多卡公司的員工表示，使用3D打印為項目實現更多的表面積肯定是有意義的。正如項目已證明的那樣，多卡也確信，體素噴射模板可用于具有裸露混凝土表面的建筑工地。優勢、劣勢、風險和機會像每種建筑技術一樣，體素模板的使用帶來了不同的優勢，劣勢，風險以及機會。我們概述

12、了以下關鍵方面：優勢 最大的優勢是：使用維捷模板，可以更簡單、快速和經濟地制造三維曲面混凝土構件。這需 要更少的規劃和制造努力，更高的質量帶來了顯著的時間節省。這將在很長一段時間內徹底 改變混凝土施工工藝。整個過程基于封閉的數據結構，從CAD計劃到通過3D打印和CNC銑削對模板元素進行精加 工。由于組件與數字模型1：1相對應，因此它們的元素是定制的，這使得它們易于組裝。更高的精度消除了現場人工返工的需要。根據模板的幾何形狀，維捷模板元件可重復使用多達40次。這降低了每次進一步使用模板的 價格，并且投資可以更快地攤銷。由于維捷模板不會發生樹脂化（就像木質模板經常發生的那樣），也不會發生其他變化，

13、因 此鑄造結果的質量始終是一致的，令人滿意的。維捷模板非常耐候。熱量，濕氣和冷氣均不受重新加工的模板元素的影響。與木材不同，它 們不吸收水或屈服（例如，與塑料模板相比）。維捷能夠生產總建筑體積為 4.00 x 2.00 x 1.00 m，施工進度為139 l/h。建筑部件可以以數字方式嵌套到作業箱中。這保證了機器的最佳利用?？s放是可能的，沒有任何問題。成熟的施工過程不被改變。經過幾十年驗證的施工技術和材料特性可以保留。voxeljet AG Whitepaper Concretepage 07 維捷模板元素可以作為混合方法與其他模板出色地結合起來。維捷模板適用于建筑工地和預鑄環境，并且足夠堅固

14、。維捷元件可承受 100 kN/m的混凝土澆注壓力。劣勢 由于這些元素由粉末和化學粘合劑組成，它們必須被分開處理。根據幾何形狀，在純生產中，維捷模板通常比傳統模板成本更高。風險 最大的風險之一是，仍由常規思維主導的混凝土行業將認為此解決方案過于激進，并不必要地 阻礙了該技術的發展。將這些元素作為危險廢物進行處理可以抵消當前生態建設的趨勢。機遇 模板制造商可以將維捷技術與他們自己的模板結合使用，并在市場上獲得決定性的優勢。由于CAD技術的發展，今天的建筑師更加頻繁地計劃三維彎曲的建筑物。迄今為止，實現這 樣的建筑物一直很困難。借助維捷技術，現在可以更輕松地構建它們。隨著體素噴射技術在建筑業中的引

15、入，應用和建筑物的領域將會發展，這是目前無法想象的。仍然存在的一項重大挑戰是，以一種以環保的方式處理模板的方式來開發3D打印技術。voxeljet AG Whitepaper Concretepage 08建筑業未曾夢想過的可能性除了制造復雜的混凝土模板外，維捷3D打印技術還可以簡化建筑的其他領域：用于建模建筑師正在創建越來越現實的模型，以一種易于理解的方式向感興趣的各方展示他們的項目。這是一項困難，耗時且成本高昂的任務。長期以來，帶有CAD系統的數字計劃一直是建筑實踐的標準功能。所有相關的數據規范已經在數據云中以3D形式提供，并且可以輕松導入以進行3D打印。因此，直接在3D打印中創建模型會更

16、快，更便宜。最重要的是，與手動模型制作相比，維捷打印系統能夠更詳細地復制建筑物。用于保護和翻新歷史古跡保護紀念碑的任務是保護文化紀念館和具有重要文化意義的建筑物。通常，必須重建各個建筑物的組成部分和完整的雕塑，以代替原來的建筑。重建工作涉及很多工作，可以使用3D打印以多種多樣的方式進行簡化。為此，組件的三維數據規格必須是數字形式的。如果原件完好無損，則可以使用3D掃描儀編輯其信息。該數據可用于形成模具，然后再填充混凝土，青銅或與相應應用相對應的其他材料?；蛘?，它用作泥瓦匠或木頭雕刻師的1：1模型。這使得重建真實的歷史元素成為可能。voxeljet AG Whitepaper Concretep

17、age 09通過粉末粘合劑噴射，維捷將一種獨特的可能性引入建筑行業。最顯著的是，混凝土行業從中受益匪淺，因為建筑師現在可以設計和建造三維混凝土零件，而這些零件至今仍難以實現。只有很少的專家能夠按常規和經濟的方式生產這種模板。借助維捷技術，可以用以前所需工作量的一小部分來創建這種多曲線的模板元素。這些模板元素也可以進行設計，以便它們可以與現有模板結合使用而不會出現任何問題?，F在，在必要且復雜的情況下，可以使用維捷模板。標準模板仍用于更簡單的組件?？偠灾?，該行業現在擁有一種可以完美補充傳統方法的技術。此外，還有一個封閉的數據鏈。從軟件到硬件的轉移幾乎不會花費任何時間，并且不會造成任何（重大）損失

18、。由于將CAD用于設計，因此可以進行快速適應。體素噴射模板元件的另一個優點是，它們既適合于預制件，也適合在建筑工地上使用。這意味著可以完美地滿足計劃者的愿望。由于模板不吸收水分，并且不會改變其特性，因此它也非常適合裸露的混凝土，并且可以承受不斷變化的天氣條件。結論：使用維捷模板元素從長遠來看將徹底改變混凝土結構，并為公司提供決定性的市場優勢。概括取得聯系voxeljet AG 維捷總部 Paul-Lenz-Strae 1a 86316 Friedberg Germany Tel+49 821 74 83-100 Fax+49 821 74 83-111 infovoxeljet.de 擔保/免責聲明：這些產品的性能特點可能因每個人的情況而不同。Voxeljet對產品的實際市場能力以及產品在個別情況下的適用性不承擔任何責任。voxeljet.保留所有權利。voxeljet、VX200、VX1000、VX2000和VX4000是voxeljet AG的注冊商標。規格如有變更，恕不另行通知。有效期：06/2021。voxeljet已通過ISO 9001認證。