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3D打印混凝土可打印性测试方法全解析

更新时间: 2024-11-25 10:20:10  查看次数: 93    
3D 打印机在特定的打印条件下,会直接把材料一条一条地挤出来打印,等材料硬化成型后,就能得到试件的尺寸,还能看看这尺寸稳不稳定,这样就能知道这材料适不适合用来打印。在参考了好多国内外学者的研究之后,这篇文章设计出并验证了两种测试材料能不能打印的方法,一种是 3D 打印混凝土可打印性的快速测试法,另一种是稳定测试法。在研究刚开始,要确定 3D 打印混凝土的配合比时,就用可打印性的快速测试法,对没加纤维的 3D 打印混凝土基体进行快速测试,看看这材料能不能完成 3D 打印,能不能成型试件。等把 3D 打印纤维增强混凝土的流变性能研究完之后,在现有的打印质量评价方法基础上,又设计了 3D 打印混凝土打印质量评价法和可打印性稳定评价法,这样就能更全面地测试 3D 打印纤维增强混凝土到底能不能打印。这两种方法的评价结果都和材料的流变性能关系很紧密,而且都有很靠谱的理论依据。研究确定 3D 打印混凝土基体配合比的时候,用可打印性快速评价法来评价混凝土材料能不能打印。这个方法是在塑性承载力测试法的基础上弄出来的,就是让用模具做好的湿坯在自己重量的作用下塌落,用材料塌落的程度,也就是坍落度,来判断它能不能打印。
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Babak Zareiyan 他们在研究里说过,可以把材料层与层之间结合的强度、抗压强度和 3D 打印机设计的层高、挤出速度联系起来。Y.W.D Tay 也说过,在不同挤出速度下打印出来的材料质量不一样,可以先打印悬空挑梁结构,然后把质量不好的支撑部分去掉,就能得到最后想要的设计结构。这些研究都说明材料的打印质量受设备挤出速度的影响特别大。在这两位作者研究的基础上,这篇文章打算在保证打印质量相同的情况下,用不同流变性能材料适合的挤出速度来评价 3D 打印混凝土能不能打印。就是说不同流变性能的材料在不同挤出速度下,如果都能达到一样的打印质量标准,那需要挤出速度大的材料就说明不好挤出来,需要挤出速度小的材料就说明容易挤出来。从这个角度出发,先建立 3D 打印混凝土打印质量的评价体系,然后再用 3D 打印机的挤出速度来评价材料能不能打印。
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3D 打印混凝土的打印质量评价方法主要是量尺寸和用眼睛看外观。在这个基础上,这个研究又提出了一个更全面的评价方法来评价 3D 打印混凝土的打印质量。这个方法包括一维指标、二维指标、三维指标和表观密度,从这四个方面来评价 3D 打印混凝土的打印质量。把单条试件的一维尺寸当作评价 3D 打印混凝土打印质量的一维指标,像试件的宽度、厚度还有底面宽度。底面宽度和宽度不一样,它是指单条试件硬化后和承载试件的亚克力板上表面接触的那个面的宽度,这个指标能更好地表示圆柱状试件在成型过程中的变形程度。三维指标呢,要评价单条打印试件打印得均不均匀,是在一维指标的基础上,用宽度、厚度和底面宽度的标准差来当作可打印性评价的三维指标。因为一维指标的三组数据是在试件的上、中、下部分别测的,所以算出来的标准差就能体现出打印试件在空间分布上是不是均匀。在这个研究里,宽度和厚度指标就已经能很好地表示材料在空间分布的情况了,所以就不用专门算底面宽度指标的标准差了。