案例：粘結劑噴射3D打印技術在復雜建筑模板制造中的應用

魔猴君  行業資訊   2134天前

建筑模板是混凝土澆筑成形的模殼和支架，是一種臨時性支護結構，按設計要求制作，使混凝土結構、構件按規定的位置、幾何尺寸成形，保持其正確位置，并承受建筑模板自重及作用在其上的外部荷載。

在建筑結構中，墻壁需要以90°角（垂直）彼此定位。如果出現突出、彎曲或偏移的部分，都需要特殊的建筑模板，制造這種模板的傳統制造方式費時耗力，而三維彎曲模板這樣的復雜建筑模板制作更是困難。膠粘劑噴射3D打印技術是制造建筑模板的新興技術，其優勢是快速、準確的直接制造復雜建筑模板。接下來，將分享一個膠粘劑噴射3D打印技術制造復雜建筑模板的案例。

德國SAB（薩克森自由州的國家發展研究所），在總部建設期間準備建造一個帶有中間平臺的半圓形樓梯，樓梯將安裝在支撐墻上。這就需要一個非常復雜而精確的混凝土模板，以實現樓梯平滑，均勻的曲線，SAB 將此工作委托給了模板供應商Doka。經過對樓梯模板設計的廣泛評估，Doka根據模板的復雜程度對不同表面進行了分類：一類是傳統的具有圓柱形或圓錐形的單軸曲面；另一類是這個樓梯與眾不同的三軸曲面，也就是樓梯到支撐墻內側的圓形懸垂。

用傳統工藝生產這種形狀三軸曲面是非常費時的，在制作時先用木頭或是塑料銑削出模板，再進行手工組裝，然后再進行多次研磨和涂層。由于這種模板通常由各個單獨部分組合而成，需要粘合在一起。為了得到均勻的混凝土表面，還需要多次對表面進行砂磨和平滑處理。承載部件要采用有機材料并需要在張力狀態下組裝起來，而在施工現場，溫度和濕度的波動乃至一般天氣條件的影響下，都容易發生裂縫，這明顯會影響質量。

圖片來源：voxeljet-維捷

相比傳統方式，膠粘劑噴射3D打印技術可以更快地生成組件，可以直接根據3D數據進行模板制造，減少了工程工作量。由于這是一種數字化制造技術，如果建筑用戶在今后需要制造同一設計但不同尺寸的建筑模板，則可以通過尺寸修改，再次進行3D打印，模板制造是易于重復的。除此之外，從設計到裝配的3D打印幾何形狀的數據一致性，保證了模板的高精度，高精度減少了現場手動返工的后顧之憂。。由于材料均質，受天氣條件影響小，使得質量得到了保證。voxeljet-維捷制造的3D打印模板可承受高達100 kN /m的混凝土澆鑄壓力，對所使用的脫模劑和混凝土沒有限制。

3D打印技術的優勢在制造復雜建筑模板是更為明顯，特別是在多彎曲混凝土構件的情況下，數字化和輕松的過程大大加快了建筑速度。根據幾何形狀的不同，采用膠粘劑噴射3D打印技術生產的模板最多可使用40次，這也降低了相同混凝土表面的成本。

這一3D打印模板在裝配時只需要通常裝配時間的十分之一。在組裝模板時，3D打印模板與Doka的CNC切割Xlife面板百分之百匹配，這種混合制造模板的方法保證了模板制造的成本效益。

通過voxeljet 3D打印模板所制造的建筑樓梯混凝土澆筑結構，沒有產生滲透或是蜂窩現象，質量很好。通過與voxeljet-維捷的合作，Doka認為以后可以將膠粘劑噴射3D打印模板應用于制造更多的建筑表面結構。使用voxeljet的膠粘劑噴射技術，可以更快速、精確的制造三維曲面混凝土構件模板。遠期看，這也許會改變繁復的混凝土施工過程。除了制造復雜的混凝土模板外，voxeljet-維捷的膠粘劑噴射技術還可以用于制造建筑模型。