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3D打印技术在建筑工程上的应用-开题报告
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一、文献综述
(一)国内研究现状
目前,我国3D打印技术尚处于初期发展阶段。与增材制造技术发展最为领先的美国尚有一定的差距。
影响我国3D打印进一步产业化推广的问题主要可以总结为以下几点。第一,我国尚没对3D打印行业建立统一的共性标准。由于使用3D打印技术制造产品的特点为小批量,个性化,这就凸显行业共性标准的决定性意义。而国内目前整个行业尚处于一个整合度较低,比较无序的阶段。这大大制约了3D打印在国内的大规模商业化进程;第二,3D打印原材料供给不足已成为制约其在我国发展的障碍之一。由于增材制造技术的特殊性,耗材在整个制造过程中起到了决定性的作用。而我国3D打印耗材主要依赖于国外进口,尤其是金属材料。过高的材料成本可能成为阻碍发展的原因之一;国内机械制造产业链相对比较成熟,偏低的传统制造成本,会大大降低3D打印技术的性价比。在一定程度上削弱市场对此技术的重视程度。
虽然目前我国3D打印在产业化的道路上稍落后于世界其他发达国家,但是在增材制造技术的研发上,我国并没有逊色于其他国家,甚至在某些领域还处于世界领先地位。特别是在利用选择性激光烧结(SLS)技术制造大型零部件这一技术上,我国更是走在3D打印技术发展最为成熟的美国之前,领先于全球。
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(二)国外研究现状
从2012年设备数量上看,美国目前各种3D打印设备的数量占全世界40%,而中国只有8%左右。国内3D打印在过去20年发展比较缓慢,在技术上存在瓶颈。1)材料的种类和性能受限制,特别是使用金属材料制造还存在问题。2)成形的效率需要进一步提高。3)在工艺的尺寸、精度和稳定性上迫切需要加强。
在全球3D模型制造技术的专利实力榜单上,美国3DSystems公司、日本松下公司和德国EOS公司遥遥领先。
美国南加州大学的“轮廓工艺”3D打印技术项目,由美国航天局出资赞助。据该项目负责人介绍,“轮廓工艺”其实就是一个超级打印机器人,其外形像一台悬停于建筑物之上的桥式起重机,两边是轨道,而中间的横梁则是“打印头”。该负责人说,“轮廓工艺”的工作速度非常快,24小时之内能打印出一栋两层楼高、232平米的房子。此外该技术目前已可以用水泥混凝土为材料,并按照设计图的预先设计,用3D打印机喷嘴喷出高密度、高性能混凝土,逐层打印出墙壁和隔间、装饰等,再用机械手臂完成整座房子的基本架构。全程由电脑程序操控。
目前,在欧美等发达国家,3D打印技术的应用已较为广泛,大到飞行器、赛车、房屋建造,小到服装、手机外壳、甚至是人体组织器官。尤其在一些交叉学科领域中,3D打印的应用更加明显。
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二、论文提纲
1 3D打印原理、分类
1.1 3D打印技术的原理
1.1.2 3D打印技术发展现状
1.1.3 3D打印技术应用前景
1.2 3D打印分类
1.2.1 FDM:最早的3D打印技术
1.2.2 粒状物料成型技术
1.2.3 光聚合成型技术
1.2.4 3DP三维喷绘打印技术
1.2.5 几种技术比较
2 3D打印在建筑中的应用(实例)
2.1 3D打印轮廓工艺
2.1.1 3D打印轮廓工艺原理
2.1.2 3D打印轮廓工艺国内外应用实例
2.2 其他3D打印技术在建筑中的应用
3 3D打印技术对于建筑行业的优势及弊端
3.1 优势
3.2 劣势
4 3D打印的前景
5 总结
三、参考文献
[1]胡迪•利普森 (Hod Lipson) , 梅尔芭•库曼 (Melba Kurman). 3D打印:从想象到现实[M]北京:中信出版社.2013
[2]罗军.中国3D打印的未来[M]北京:东方出版社.2014
[3]赵镇魁.烧结砖瓦生产技术[M]北京:中国建材工业出本社.2012
[4]杨金铎.房屋结构[M]北京:清华大学出版社.2012
[5]黄新友,高春华.新型建筑材料及其应用[M]北京:化学工业出版社.2012
[6]在塚礼子,西出和彦.建筑空间设计学-日本建筑计划的实践[M]大连:大连理工出版社.2011
[7]吕恒林.土木工程材料[M]徐州:中国矿业大学出版社.2012
[8]刘吉平,张艾飞.建筑材料与纳米技术[M]北京:化学工业出版社.2007
[9]王久立.新型建筑工程材料及应用[M]北京:中国电力出版社.2008
[10]张雄,张永娟.现代建筑功能材料[M]北京:化学工业出版社.2009
[11] 克里斯•安德森 (Chris Anderson). 创客:新工业革命[M]北京:中信出版社.2012
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