建筑3D打印线上线下混合教学模式创新与实践

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作者 何春 陈珂 +2 位作者 骆汉宾 贾倩 周诚 《高等建筑教育》 2024年第6期136-143,共8页

为加快推进建筑业工业化、数字化、智能化转型升级,许多高校正积极建设智能建造专业,并推出了一系列新的专业课程。其中,建筑3D打印是智能建造专业的一项特色课程,其教学内容涵盖机械、材料、信息等领域。传统课堂教学和大范围实验存在... 为加快推进建筑业工业化、数字化、智能化转型升级,许多高校正积极建设智能建造专业,并推出了一系列新的专业课程。其中,建筑3D打印是智能建造专业的一项特色课程,其教学内容涵盖机械、材料、信息等领域。传统课堂教学和大范围实验存在学生学习兴趣不高、知识理解效率低,以及大范围实验受制于3D打印的高成本、长制作周期和低成品率的限制;因此,有必要探索线上线下混合式教学模式,以激发学生的学习兴趣,培养学生的实践精神和创新能力,从而有效提升教学效果。本研究以华中科技大学智能建造专业建筑3D打印课程教学为例,讨论了建筑3D打印线上线下混合式教学的内容设计与实践运行。该课程搭建了建筑3D打印虚拟仿真系统,提供三维模型格式转换、模型自动检测、模型修复等工具,使学生能够进行虚拟打印操作,以最低成本和最短时间对打印模型参数进行调整。此外,使用基于工业级六轴机械臂的建筑3D打印设备进行线下打印实践,建立了标准化的打印工艺流程,以确保打印构件的高精度成型。通过“月壶尊”壳体结构混凝土3D打印案例,介绍了该线上线下混合教学模式下的完整学习过程。该教学模式符合智能建造专业掌握一种软件语言、驱动一台硬件设备、解决一个工程问题的“三个一”人才培养理念,为其他高校开展建筑3D打印教学提供了有益参考。 展开更多

关键词 建筑3d打印 线下线下 教学模式创新 智能建造

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面向多场景的新型建筑3D打印发展综述及关键科学问题

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作者 吴昊 袁烽 《世界建筑》 2024年第10期29-36,共8页

建筑3D打印是推动智能建造与建筑工业化协同发展、实现我国城镇化建设高质量发展目标的重要路径。自2015年以来,全球建筑3D打印研究热度及项目实践呈现出飞速增长趋势,亟待从建筑设计层面出发,实现以设计思维引领的全局规划。本文对国... 建筑3D打印是推动智能建造与建筑工业化协同发展、实现我国城镇化建设高质量发展目标的重要路径。自2015年以来,全球建筑3D打印研究热度及项目实践呈现出飞速增长趋势,亟待从建筑设计层面出发,实现以设计思维引领的全局规划。本文对国内外建筑3D打印的总体发展趋势、建造策略、打印装备、控制软件、应用场景及固废打印材料等方面进行调研分析,从材料制备,到构件设计,再到系统整合3个层次提出开展新型建筑3D打印相关研究应解决的3个关键问题,并有针对性地提出应重点关注的3个方向:设计引领、装备创新、性能驱动,以指导“十四五”国家重点研发计划项目的研究。 展开更多

关键词 建筑3d打印 智能建造 性能化建构 多场景应用

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原位建筑3D打印两层办公室的施工关键技术 被引量：5

3

作者 蔺喜强 霍亮 +4 位作者 苏凯 黄云 张涛 李国友 戢文占 《中国建材科技》 CAS 2021年第3期70-78,共9页

总结了两层办公室项目的原位3D打印施工关键技术。设计开发了具有模块化、高精度、多功能等技术特点大型建筑3D打印机;开发了适合现场3D打印施工的专用添加剂,现场搅拌制备出性能优良的、适合现场施工的3D打印混凝土;提出了一种打印建... 总结了两层办公室项目的原位3D打印施工关键技术。设计开发了具有模块化、高精度、多功能等技术特点大型建筑3D打印机;开发了适合现场3D打印施工的专用添加剂,现场搅拌制备出性能优良的、适合现场施工的3D打印混凝土;提出了一种打印建筑竖向钢筋笼放置和连接方法,解决了打印混凝土结构构造柱根部节点与基础连接的施工难题;通过材料技术和自动化喷雾养护施工技术,有效克服了普通硅酸盐水泥基打印材料的收缩开裂。 展开更多

关键词 原位3d打印 建筑3d打印机 3d打印混凝土 结构设计 施工技术

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建筑3D打印技术及材料的研究进展 被引量：6

4

作者 李小龙 王栋民 《中国建材科技》 CAS 2021年第3期29-35,共7页

3D打印技术在建筑领域的研究与应用逐渐成为世界范围内的热点研究课题之一,建筑3D打印材料的研究与开发是3D打印技术在建筑领域应用的重点和难点。本文回顾了3D打印技术的发展历程,在总结国内外建筑3D打印技术的基础上,重点介绍了建筑3... 3D打印技术在建筑领域的研究与应用逐渐成为世界范围内的热点研究课题之一,建筑3D打印材料的研究与开发是3D打印技术在建筑领域应用的重点和难点。本文回顾了3D打印技术的发展历程,在总结国内外建筑3D打印技术的基础上,重点介绍了建筑3D打印材料的研究状况和进展,并对目前建筑3D打印材料的应用和问题进行了概括,对建筑3D打印材料未来的发展进行了展望。 展开更多

关键词 建筑3d打印 3d打印混凝土 3d打印砂浆 3d打印技术

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建筑3D打印用胶凝材料及其相关性能研究进展 被引量：7

5

作者 徐卓越 李辉 +3 位作者 张大旺 孙雪梅 赵柯飞 王悦莹 《材料导报》 CSCD 北大核心 2023年第12期93-106,共14页

3D打印是一种基于数学模型利用机械设备增材制造的快速成型技术。近年来,3D打印在建筑行业得到快速发展。相对于传统成型工艺,建筑3D打印技术具有无需模板支撑、施工方便、设计自由度高等优点,因此受到了全世界研究人员和学者的广泛关... 3D打印是一种基于数学模型利用机械设备增材制造的快速成型技术。近年来,3D打印在建筑行业得到快速发展。相对于传统成型工艺,建筑3D打印技术具有无需模板支撑、施工方便、设计自由度高等优点,因此受到了全世界研究人员和学者的广泛关注。当前,普通硅酸盐水泥、快硬早强型特种水泥、复合型普通水泥、碱激发胶凝材料及石膏基胶凝材料等五大类胶凝材料在3D打印中已得到了一定的应用,但仍然存在不少问题。例如,一方面,与传统泵送混凝土不同,3D打印混凝土需要较快的凝结时间和强度发展速率来满足层间结构的压力,而普通硅酸盐水泥长达45 min的初凝时间和不迟于360 min的终凝时间无法满足打印构件层间作用力快速增长的要求;另一方面,水泥基3D打印胶凝材料的构件层间抵抗弯矩、剪力的能力不足。碱激发胶凝材料应用于3D打印主要存在凝结时间难以调控、体积收缩率大、容易产生开裂等问题。而石膏基胶凝材料存在耐水性差等问题。因此,对3D打印胶凝材料的开发与调控仍是很长一段时间内3D打印建筑研究的重点之一。与此同时,3D打印技术在建筑行业应用的缺点也很突出:3D打印过程中无模板支撑,以逐层叠加的方式成型,一方面,无法直接添加钢筋,从而导致抗弯强度较低,另一方面,打印过程中造成的层间弱面和引入的空隙在一定程度上成为打印结构潜在的缺陷,造成构件的非均质性,削弱了结构的整体承载能力和长期耐久性能等,从而阻碍其广泛应用。这也意味着其成型工艺对新拌混凝土的性能及在3D打印中的特性提出了更高的挑战。本文归纳了建筑3D打印用胶凝材料及其相关性能研究进展,分别对普通硅酸盐水泥、快硬早强型特种水泥、复合型普通水泥、碱激发胶凝材料及石膏基胶凝材料等五大类胶凝材料在建筑3D打印中的应用研究以及3D打印浆体的凝结时间与开放时间、流动性、挤出性、可建造性、粘结强度、各向异性强度及耐久性进行介绍,并总结了3D打印胶凝材料结构或构件的应用,分析了目前建筑3D打印面临的问题并展望其前景,以期为3D打印技术在建筑行业的应用及推动其进步提供参考。 展开更多

关键词 建筑3d打印 胶凝材料 打印性能 物理性能

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粉煤灰改性水泥基材料在建筑3D打印中的研究现状及应用探索 被引量：1

6

作者 裴强 胡顺彩 丁彧 《煤炭技术》 CAS 北大核心 2022年第9期223-226,共4页

介绍了将粉煤灰资源的利用与双碳目标深度融合和以粉煤灰循环利用推进双碳目标,对提高煤炭资源循环利用率和加快发展低碳绿色建筑的重要意义。并对粉煤灰水泥基材料实现3D打印低碳建筑进行了相关讨论和研究。着重介绍了以粉煤灰改性水... 介绍了将粉煤灰资源的利用与双碳目标深度融合和以粉煤灰循环利用推进双碳目标,对提高煤炭资源循环利用率和加快发展低碳绿色建筑的重要意义。并对粉煤灰水泥基材料实现3D打印低碳建筑进行了相关讨论和研究。着重介绍了以粉煤灰改性水泥基材料作为建筑3D打印材料的可打印性、可建造性、流变性以及微观表征等性能的研究进展,并探索和研究了粉煤灰改性水泥基打印绿色材料在建筑3D打印中的应用,最后得出了粉煤灰改性水泥基材料在建筑3D打印技术中的结论和展望。研究成果旨在为提高粉煤灰等低碳绿色材料的综合利用率和低碳节能技术的发展提供参考。 展开更多

关键词 3d打印建筑 粉煤灰 煤炭资源 循环利用 绿色建筑

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3D建筑打印研究综述 被引量：20

7

作者 宋靖华 胡欣 《华中建筑》 2015年第2期7-10,共4页

3D打印技术出现在20世纪90年代中期,是制造业领域正在迅速发展的一项新兴技术,其实质是增材制造技术。该文对3D建筑打印相关文献资料和实例进行梳理、汇总,分析了国内外研究现状与发展趋势,总结了目前主流的3D建筑打印工艺方法与特点。... 3D打印技术出现在20世纪90年代中期,是制造业领域正在迅速发展的一项新兴技术,其实质是增材制造技术。该文对3D建筑打印相关文献资料和实例进行梳理、汇总,分析了国内外研究现状与发展趋势,总结了目前主流的3D建筑打印工艺方法与特点。其中,D-Shape打印工艺以细骨料和胶凝料为打印材料,形成特定形状且坚固的石质建筑物;轮廓工艺(Contour Crafting)以混凝土为打印材料,通过计算机自动化施工方法来构建整个房屋;尼龙纤维激光烧结工艺(Softkill Design)则以骨骼架构为原型,以纤维尼龙为材料制作所有的部件。若在这些技术研究基础上,增强相互之间的交流融合,发展新的低成本的3D打印方法体系,将有助于解决全球住房危机和节约能源、环保等问题,促进社会和谐发展。 展开更多

关键词 3d建筑打印 轮廓打印 d—Shape 纤维激光烧结技术

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3D打印建筑技术应用研究 被引量：4

8

作者 王津红 李慧莉 丁晓博 《建筑与文化》 2016年第9期224-225,共2页

近年来,3D打印技术的快速发展,带动了其在建筑领域的研究及实践。新的建造技术是对传统技术的挑战和补充,同时促使了建筑设计、材料研发、计算机编程、机械设计等多方面的创新。本文通过一些3D打印建筑应用案例及设计的研究,分析本技术... 近年来,3D打印技术的快速发展,带动了其在建筑领域的研究及实践。新的建造技术是对传统技术的挑战和补充,同时促使了建筑设计、材料研发、计算机编程、机械设计等多方面的创新。本文通过一些3D打印建筑应用案例及设计的研究,分析本技术的特点,对3D打印建筑的发展进行展望。 展开更多

关键词 3d打印技术 3d打印建筑 建造技术 技术应用 建筑设计

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3D建筑打印技术及其混凝土材料的研究进展 被引量：2

9

作者 霍曼琳 杜月垒 +3 位作者 曹玉新 姜永涛 郝永旺 邓纪飞 《兰州交通大学学报》 CAS 2018年第5期1-7,共7页

针对3D打印技术在建筑行业中的应用及3D打印建筑材料的技术要求进行了综合的论述,介绍了3D打印技术在建筑工程领域应用的优越性.通过查阅大量文献,现场考察,论述了目前国内外在3D打印建筑探索与应用上的研究进展,并对其在实际生产过程... 针对3D打印技术在建筑行业中的应用及3D打印建筑材料的技术要求进行了综合的论述,介绍了3D打印技术在建筑工程领域应用的优越性.通过查阅大量文献,现场考察,论述了目前国内外在3D打印建筑探索与应用上的研究进展,并对其在实际生产过程中主要采用的三种3D打印工艺的打印流程及打印特点进行了分析,包括:DShape打印工艺、建筑轮廓工艺、尼龙纤维激光烧结工艺.之后,对3D打印混凝土材料及3D打印干混砂浆材料两种3D建筑打印建筑材料的特点及性能进行了分析.在此基础上,指出了目前3D建筑打印技术发展过程中存在的主要技术瓶颈,并对其进行探讨与总结.整体来说,尽管3D打印技术仍处于初步发展阶段,但相对于传统施工工艺,其具有降低成本、缩短工期、提高质量、降低施工作业危险等诸多竞争优势,具有良好的应用前景. 展开更多

关键词 3d建筑打印技术 3d打印建筑材料 建筑轮廓工艺 增材制造

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3D打印建筑砂浆的工作性和可建造性及其影响因素 被引量：1

10

作者 刘巧玲 赵宗志 杨钱荣 《中国建材科技》 CAS 2021年第3期84-88,共5页

研究了聚合物、矿物掺和料、骨料等对3D打印建筑砂浆的可挤出性、出料连续性、堆积性能以及层间衔接性能的影响。结果表明:不掺聚合物或乳胶粉(FX)、塑化剂(KHC)单掺及两者复掺时3D打印建筑砂浆的挤出性较差,掺加保塑剂(HMC)有利于打印... 研究了聚合物、矿物掺和料、骨料等对3D打印建筑砂浆的可挤出性、出料连续性、堆积性能以及层间衔接性能的影响。结果表明:不掺聚合物或乳胶粉(FX)、塑化剂(KHC)单掺及两者复掺时3D打印建筑砂浆的挤出性较差,掺加保塑剂(HMC)有利于打印砂浆的挤出,HMC与FX复掺可进一步改善打印砂浆的挤出性能。掺加复合矿物掺和料,采用合适的骨料,且HMC、FX和KHC同时掺加时,打印砂浆具有良好的挤出性能、出料连续性、较小的塑性变形,实现了较大的有效堆积高度。采用优化配比打印的建筑构件,层间衔接良好,无宏观缺陷。打印砂浆的工作性、可建造性与其流动度或容重没有必然关系,传统的砂浆流动性无法有效表征3D打印砂浆的工作性。 展开更多

关键词 3d打印建筑砂浆 工作性 可建造性 影响因素

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3D打印技术在建筑工程领域的应用与前景 被引量：7

11

作者 张皓 安宇尘 《山西建筑》 2016年第11期17-18,共2页

介绍了3D打印的概念及原理,分析了3D打印技术在建筑工程中的应用现状,指出3D打印建筑具有成本低、工期短、环保等优势,在建筑工程领域的应用前景非常广阔。

关键词 3d打印建筑 建筑工程 打印技术

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3D打印集成建筑技术与应用 被引量：5

12

作者 马义和 张海滨 《新建筑》 2017年第2期37-40,共4页

近年来3D打印技术已被广泛应用到建筑领域,从设计端到建造端再到实现端,均采用了3D打印模式。可以说3D打印建筑技术是整个建筑体系上的一场革命,它综合了设计、施工、装备、新型材料及实践应用,已经形成一个新的体系。从3D打印建筑技术... 近年来3D打印技术已被广泛应用到建筑领域,从设计端到建造端再到实现端,均采用了3D打印模式。可以说3D打印建筑技术是整个建筑体系上的一场革命,它综合了设计、施工、装备、新型材料及实践应用,已经形成一个新的体系。从3D打印建筑技术的概念出发,论述该项技术的发展状况、面临的机遇挑战,剖析该项技术的优势所在、技术特点、应用前景,进而提出3D打印建筑技术必须标准化、规范化,才能得到更快更好的发展。 展开更多

关键词 3d打印建筑技术 优势 技术特点 技术应用

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3D打印建筑技术的发展及其材料结构—智能一体化展望 被引量：7

13

作者 宋尚霖 赵千 汪林兵 《中外建筑》 2015年第9期110-112,共3页

3D打印机的出现,为各行各业带来了新的发展与机遇。其中,对于建筑行业而言,3D打印将无疑成为该行业发展的重要方向。本文主要基于3D打印原理及其国内外打印建筑案列,介绍了3D打印建筑材料、技术工艺的发展现状与趋势,分析了3D打印建筑... 3D打印机的出现,为各行各业带来了新的发展与机遇。其中,对于建筑行业而言,3D打印将无疑成为该行业发展的重要方向。本文主要基于3D打印原理及其国内外打印建筑案列,介绍了3D打印建筑材料、技术工艺的发展现状与趋势,分析了3D打印建筑工艺与传统工艺的区别,并结合电子信息技术和材料科学技术以及建筑结构材料—智能一体化的必然发展趋势,指出了3D打印建筑技术目前存在的技术难题,并提出了可能的研究方向。 展开更多

关键词 3d打印建筑 材料及工艺 智能化建筑

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关于3D打印建筑表面层纹处理技术的研究 被引量：1

14

作者 杨炯 黄桂林 《山西建筑》 2018年第21期8-10,共3页

3D打印技术由于打印材料自身特性的原因,打印出的建筑构件一直存在表面不平整的问题,通过引入一种可实现对堆砌层纹进行修补的3D打印喷头,详细阐述其工作原理及方式,并提出改进意见,用以解决3D打印构件施工过程中构件表面产生层纹现象... 3D打印技术由于打印材料自身特性的原因,打印出的建筑构件一直存在表面不平整的问题,通过引入一种可实现对堆砌层纹进行修补的3D打印喷头,详细阐述其工作原理及方式,并提出改进意见,用以解决3D打印构件施工过程中构件表面产生层纹现象的问题,对产生层纹的原因以及处理方法进行详细分析,希望在工程实践中得到良好运用。 展开更多

关键词 3d打印建筑 表面平整度 层纹修补技术

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建造语境下3D打印建筑技术绿色应用的瓶颈及价值思考 被引量：7

15

作者 章国琴 《建筑技术》 北大核心 2016年第10期880-882,共3页

传统建造技术受到节约型建造和空间造型复杂难建的双面挑战。3D打印建筑技术作为一项新兴数字建造技术,虽然在推广上尚存在建筑尺寸、打印材料、机械/软件开发集成研发及规范标准制定实施四大瓶颈,但从建成案例分析,该技术具有全面满足... 传统建造技术受到节约型建造和空间造型复杂难建的双面挑战。3D打印建筑技术作为一项新兴数字建造技术,虽然在推广上尚存在建筑尺寸、打印材料、机械/软件开发集成研发及规范标准制定实施四大瓶颈,但从建成案例分析,该技术具有全面满足绿色建造要求、弥补当下绿色建筑在类型和地区不均衡发展缺陷的特点,具有实现设计–建造一体化的巨大潜在价值。 展开更多

关键词 3d打印建筑技术 3d打印材料 设计-建造—体化

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3D打印建筑用水泥基材料的研究进展 被引量：7

16

作者 刘晓瑜 杨立荣 宋扬 《华北理工大学学报（自然科学版）》 CAS 2018年第3期46-50,共5页

3D打印技术在建筑领域存在较大的应用潜力,而水泥基材料是建筑用主要材料,因此,对于3D打印建筑用水泥基材料的研究至关重要。本文从可挤出性和流动性、可建造性(包括早期强度与凝结时间)、强度3个方面综述了3D打印建筑对水泥基材料性能... 3D打印技术在建筑领域存在较大的应用潜力,而水泥基材料是建筑用主要材料,因此,对于3D打印建筑用水泥基材料的研究至关重要。本文从可挤出性和流动性、可建造性(包括早期强度与凝结时间)、强度3个方面综述了3D打印建筑对水泥基材料性能的研究进展,并对3D打印建筑水泥基材料的打印工艺进行了归类总结,指出了3D打印建筑用水泥基材料不足及其发展前景。 展开更多

关键词 3d打印建筑 水泥基材料 混凝土

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3D打印建筑——建筑业的一场革命 被引量：12

17

作者 蒋萌 李云辉 苏达 《工程建设与设计》 2015年第11期32-33,37,共3页

近年来,3D打印技术被逐渐应用于建筑设计领域和房屋建造上,论文介绍了3D打印建筑技术原理、技术核心和国内外研发状况,对3D打印建筑相比传统建筑的优势进行了总结,研究表明,3D打印建筑安全可靠、节能环保,不仅提高了施工效率,而且大幅... 近年来,3D打印技术被逐渐应用于建筑设计领域和房屋建造上,论文介绍了3D打印建筑技术原理、技术核心和国内外研发状况,对3D打印建筑相比传统建筑的优势进行了总结,研究表明,3D打印建筑安全可靠、节能环保,不仅提高了施工效率,而且大幅度降低了建造成本,对3D打印建筑未来的发展前景进行了展望。 展开更多

关键词 3d打印建筑 技术 打印机 油墨混凝土

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3D打印建筑结构材料的性能研究 被引量：7

18

作者 苏达 《工程建设与设计》 2016年第7期52-54,共3页

3D打印技术引领了诸多行业生产工艺的变革,研究人员对在房屋建造中使用3D打印技术取得了显著的成绩。对3D打印建筑技术发展现状的研究表明,此项技术代表了行业的发展方向,但现有的技术仍需提升,并进一步加强对实际应用的论证。

关键词 3d打印建筑 原材料 试验 墙体

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论3D工程打印技术在建筑工程施工中的应用研究 被引量：2

19

作者 高鹏举 《工程质量》 2020年第11期105-109,共5页

本文旨在研究3D打印技术如何应用到高层建筑,并阐述在理论上需要解决3个方面的问题:设计创新、结构力学的构造问题和新材料的研制。通过理论与实践的方法,对3D打印技术已经应用到的一些小型低层别墅的工程进行实例研究;就如何打印高层建... 本文旨在研究3D打印技术如何应用到高层建筑,并阐述在理论上需要解决3个方面的问题:设计创新、结构力学的构造问题和新材料的研制。通过理论与实践的方法,对3D打印技术已经应用到的一些小型低层别墅的工程进行实例研究;就如何打印高层建筑,提出了解决问题的方法:需要建筑师重新定位设计理念,高层建筑设计构造要符合3D打印;需结构设计师就受力设计既要要符合结构受力要求也要符合流水打印的需要;打印材料领域的创新研究,需要多样化和多功能的打印材料。 展开更多

关键词 3d打印建筑 计算机辅助制造

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基于插补算法的水泥3D打印系统分析与设计

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作者 赵洪河 陆宏谦 《齐鲁工业大学学报》 2018年第6期61-65,共5页

3D打印是一种新兴智能制造方法。建筑3D打印是传统3D打印在建筑领域的应用,具有建造速度快、节约人力材料、环保性好等诸多优点,发展前景广阔。本文设计了一种基于插补程序的水泥3D打印系统,通过实验证明该系统安全可靠、具有应用于大... 3D打印是一种新兴智能制造方法。建筑3D打印是传统3D打印在建筑领域的应用,具有建造速度快、节约人力材料、环保性好等诸多优点,发展前景广阔。本文设计了一种基于插补程序的水泥3D打印系统,通过实验证明该系统安全可靠、具有应用于大规模生产的潜力。 展开更多

关键词 3d打印 建筑3d打印 插补程序

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