近年來，增材制造（3D打印）在建筑行業(yè)中的作用變得越來越重要，混凝土3D打印機(jī)在建筑中逐漸得到普及。

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但是，盡管混凝土3D打印機(jī)相對于傳統(tǒng)制造方法具有多種優(yōu)勢，但目前想要使用它們還是相當(dāng)昂貴的?；炷?D打印機(jī)具有更快，更便宜，更安全，更高效等特點(diǎn)，它不僅能產(chǎn)生最少的浪費(fèi)，而且還能大大減少人工成本。此外，通過使用混凝土3D打印機(jī)，可以顯著提高回彈力和幾何復(fù)雜度來進(jìn)行施工。

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標(biāo)準(zhǔn)的混凝土3D打印機(jī)的工作原理與FDM 3D打印機(jī)非常相似，兩者均基于擠壓工藝。首先使用3D建模軟件創(chuàng)建3D數(shù)字模型，然后將模型切割并轉(zhuǎn)換為G代碼，該代碼將引導(dǎo)打印頭，并將泵送的物料逐層沉積在混凝土攪拌機(jī)中，直到生產(chǎn)出最終零件為止。典型的混凝土3D打印機(jī)通常由機(jī)械臂組成，其一端連接到打印頭，另一端連接到龍門或類似起重機(jī)的機(jī)械臂系統(tǒng)。3D打印機(jī)的構(gòu)建體積，打印分辨率，實(shí)用性和效率將取決于系統(tǒng)、技術(shù)、制造商和預(yù)期的應(yīng)用。

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混凝土3D打印具有很多優(yōu)勢

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混凝土和龍門架3D打印機(jī)

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術(shù)語“機(jī)架”在此對應(yīng)于支撐打印機(jī)的結(jié)構(gòu)。盡管這種類型的混凝土3D打印機(jī)是商業(yè)建筑項(xiàng)目的普遍選擇，但由于其尺寸和便攜性有限以及組裝和拆卸所需的技術(shù)，因此很少用于較小的項(xiàng)目。這種類型的3D打印機(jī)通常根據(jù)由x，y和z軸組成的笛卡爾坐標(biāo)系工作。x軸是使打印機(jī)前后移動的導(dǎo)軌的長度，而y軸是承載打印頭和連接支柱的導(dǎo)軌的長度，這些導(dǎo)軌又由z軸定義并上下移動。

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例如，圖標(biāo)的3D打印機(jī)Vulcan II就是在這個(gè)基礎(chǔ)上工作的。打印機(jī)的體積為260 x 850 x 260厘米，重量約為1.7噸，打印機(jī)高約2.5米，寬約8.5米。該機(jī)器僅使用ICON的專利混凝土Lavacrete。像大多數(shù)大型混凝土3D打印機(jī)一樣，Vulcan II也很昂貴，價(jià)格不到25萬美元。盡管有這項(xiàng)投資，但要知道增材制造可以大大降低建筑成本，在2019年，ICON的打印機(jī)設(shè)法在短短24小時(shí)內(nèi)就以不到4,000美元的價(jià)格建造了一座房屋。

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基于龍門架使用的系統(tǒng)

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基于機(jī)械臂的機(jī)器

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具有機(jī)械化或機(jī)械化臂式混凝土3D打印機(jī)由類似起重機(jī)的結(jié)構(gòu)支撐，并且通常在6個(gè)軸上運(yùn)行。這意味著與龍門機(jī)床相比，可以以更高的分辨率創(chuàng)建更復(fù)雜的幾何形狀和零件。這種類型的3D打印機(jī)還具有提高便攜性和緊湊性的優(yōu)勢，因此更易于安裝和拆卸。從歷史上看，這些機(jī)器的制造量是有限的，但是最近的發(fā)展使機(jī)器能夠以更大的制造量進(jìn)行開發(fā)，可以與龍門打印機(jī)媲美。機(jī)械臂式打印機(jī)往往比龍門式打印機(jī)貴。

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俄羅斯初創(chuàng)企業(yè)apis cor在2017年登上了幾家報(bào)紙的頭版頭條，它成功地在24小時(shí)內(nèi)用機(jī)械臂3d打印機(jī)建造了一座38平方米的房子。該項(xiàng)目在莫斯科進(jìn)行，成本僅為10,000美元。兩年后，該公司利用其獲專利的增材制造技術(shù)成功地在迪拜建造了世界上最大的3D打印建筑，再次成為頭條新聞。

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Apis Cor的機(jī)器有6個(gè)軸

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混凝土3D打印機(jī)未來發(fā)展如何？

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目前市場上使用混凝土3D打印機(jī)建造建筑只局限在墻壁和地基上；一旦機(jī)器停止工作，仍然需要大量的工作要做。當(dāng)然，這也不能說3D技術(shù)沒有對工業(yè)產(chǎn)生重大影響。特別是在過去的十年里，幾家專門從事混凝土3D打印的建筑公司應(yīng)運(yùn)而生。丹麥COBOD公司使用其BOD2門式混凝土3D打印機(jī)建造了德國第一座3D打印住宅樓。從那時(shí)起，它宣布了一個(gè)三層住宅樓的項(xiàng)目，該項(xiàng)目已經(jīng)開始建設(shè)，占地380平方米?；炷?D打印機(jī)已被用于世界各地的住宅建設(shè)，包括比利時(shí)、德國、迪拜、摩洛哥和法國，在丹麥還駐有一個(gè)辦事處。

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用COBOD 3D打印機(jī)架起的房屋

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混凝土3D打印技術(shù)的飛速發(fā)展帶來了數(shù)項(xiàng)令人印象深刻的創(chuàng)新。例如，特溫特增材制造（TAM）結(jié)合了龍門和機(jī)械臂系統(tǒng)，以構(gòu)建9軸打印機(jī)，包括3D打印機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)6軸以及龍門系統(tǒng)的附加笛卡爾坐標(biāo)軸和旋轉(zhuǎn)軸。其中，許多進(jìn)步在諸如住房危機(jī)和自然資源保護(hù)等問題上具有重要的全球應(yīng)用。