供稿人：劉子瑋、高琳 供稿單位：西安交通大學(xué)機(jī)械制造系統(tǒng)工程國家重點實驗室 發(fā)布日期：2025-04-03
增材制造技術(shù)，涵蓋了3D砂漿打?。?DMP）、3D混凝土打?。?DCP）以及液體沉積建模（LDM），在建筑行業(yè)中展現(xiàn)出顯著的優(yōu)勢。它們不僅縮短了項目周期，降低了成本，減少了資源消耗，還賦予了設(shè)計以創(chuàng)意，并實現(xiàn)了施工流程的自動化，進(jìn)而有效減少了工作場所的安全事故。然而，相較于傳統(tǒng)的建造方式，增材制造技術(shù)在實現(xiàn)卓越機(jī)械性能方面仍面臨著挑戰(zhàn)，這主要歸因于其層間結(jié)合力不足和材料存在的各向異性問題。本文介紹的研究致力于通過一種創(chuàng)新方法來解決這一難題，即將3D打印的聚合物網(wǎng)嵌入粘土基砂漿中，以增強(qiáng)增材制造結(jié)構(gòu)的整體性能。選擇粘土基材料是出于其環(huán)境友好性的考慮。在該研究中，研究人員采用了文獻(xiàn)中記載的具有最優(yōu)幾何設(shè)計的網(wǎng)格，這些網(wǎng)格由三種在3D打印領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的聚合物材料（PLA、ABS和PETG）打印而成。在3D打印過程中，這些網(wǎng)格被巧妙地置于層間，旨在顯著提升打印樣品的機(jī)械強(qiáng)度。
圖1 圖形摘要
該研究介紹了一種適用于修復(fù)項目的增材制造技術(shù)。依據(jù)相關(guān)規(guī)范對允許使用的材料及配比進(jìn)行設(shè)定，研究人員成功研發(fā)了四種合規(guī)的混合物，并深入探索了它們在3D打印領(lǐng)域的潛力。這些混合物的可打印性得到了驗證，依據(jù)EN1015-11標(biāo)準(zhǔn)，成功打印出尺寸為4厘米×4厘米×16厘米的樣件，旨在進(jìn)一步評估其機(jī)械性能。為了進(jìn)一步提升機(jī)械強(qiáng)度，研究人員在特定的混合物（即100%粘土和含5%水泥的混合物）的層間，加入了由PLA、ABS和PETG制成的聚合物網(wǎng)格作為額外加固措施。礦物學(xué)分析及物理機(jī)械性能測試的結(jié)果顯示，復(fù)合設(shè)計以及適當(dāng)?shù)臐舛葘τ?D打印和模制粘土基材料而言至關(guān)重要，因為粘合劑、添加劑以及含水量的變化會對其長期性能產(chǎn)生顯著影響。此外，純粘土砂漿展現(xiàn)出了優(yōu)于其石灰和水泥穩(wěn)定變體的抗彎強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度。