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3D打印技术在土木工程里的应用展望 -开题报告
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一、文献综述
3D打印技术发展现状介绍
首先3D打印技术可以加工传统方法难以制造的工程节点。过去传统的制造方法就是一个毛坯,把不需要的地方切除掉,是多维加工的,或者采用磨具,把金属和塑料融化灌进去得到这样的零件,这样对复杂的零部件来说加工起来非常困难。立体打印技术对于复杂零部件而言具有极大的优势,立体打印技术可以打印非常复杂的东西。
其次实现了首件的净型成形,这样后期辅助加工量大大减小,避免了委外加工的数据泄密和时间跨度,尤其适合一些高保密性的行业,如军工、核电领域。再次由于制造准备和数据转换的时间大幅减少,使得单件试制、小批量出产的周期和成本降低,特别适合新产品的开发和单件小批量零件的出产。 这些速度快、高易用性等优势使得3D打印成为一种潮流,并且在很多领域得到了应用。如今3D打印机已经在建筑设计、医疗辅助、工业模型、复杂结构、零配件、动漫模型等领域都已经有了一定程度的应用。尤其在飞机、核电和火电等使用重型机械、高端精密机械的行业,3D打印技术“打印”的产品是自然无缝连接的,结构之间的稳固性和连接强度要远远高于传统方法「2」。
事实上,3D打印技术要成为主流的生产制造技术还尚需时日。3D打印机目前的实际使用仍属于快速成型范畴,即为企业在生产正式的产品前提供产品原型的制造,业内也将这类原型称作手板。据统计,3D打印机生产的产品中80%依旧是产品原型,仅有20%是最终产品。虽然3D打印机技术近年来已取得不小的进步,比如材料增多、打印机和原材料价格逐渐下降,但从目前看,依旧是一项年轻的技术,在没有变得更加成熟和廉价前,并不会被企业大规模采用。
3D打印技术应用状况
3D打印机的应用对象可以是任何行业,只要这些行业需要模型和原型。以色列的Objet公司认为,3D打印机需求量较大的行业包括政府、航天和 国防、医疗设备、高科技、教育业以及制造业。「4」
在医疗行业。最近,一位83岁的老人由于患有慢性的骨头感染,因此换上了由3D打印机“打印”出来的下颚骨,这是世界上首位使用3D打印产品做人 体骨骼的案例。
科学研究。美国德雷塞尔大学的研究人员通过对化石进行3D扫描,利用3D打印技术做出了适合研究的3D模型,不但保留了原化石所有的外在特征,同时还做了比例缩减,更适合研究。
产品原型。比如微软的3D模型打印车间,在产品设计出来之后,通过3D打印机打印出来模型,能够让设计制造部门更好的改良产品,打造出更出色的产品。 文物保护。博物馆里常常会用很多复杂的替代品来保护原始作品不受环境或意外事件的伤害,同时复制品也能将艺术或文物的影响更多更远的人。最近史密森尼博物馆就因为原始的托马斯·杰弗逊要放在弗吉尼亚州展览,所以博物馆用了一个巨大的3D打印替代品放在了原来雕塑的位置。
建筑设计。在建筑业里,工程师和设计师们已经接受了用3D打印机打印的建筑模型,这种方法快速、成本低、环保,同时制作精美。完全合乎设计者的要求,同时又能节省大量材料。
制造业。制造业也需要很多3D打印产品,因为3D打印无论是在成本、速度和精确度上都要比传统制造好很多。而3D打印技术本身非常适合大规模生产,所以制造业利用3D技术能带来很多好处,甚至连质量控制都不再是 个问题。 食品产业。没错,就是“打印”食品。研究人员已经开始尝试打印巧克力了。或许在不久的将来,很多看起来一模一样的食品就是用食品3D打印机“打印”出来的。当然,到那时可能人工制作的食品会贵很多倍。
汽车制造业。不是说你的车是3D打印机打印出来的(当然或许有一天这也有可能),而是说汽车行业在进行安全性测试等工作时,会将一些非关键部件用3D打印的产品替代,在追求效率的同时降低成本。
配件、饰品。这是最广阔的一个市场。在未来不管是你的个性笔筒,还是有你半身浮雕的手机外壳,抑或是你和爱人拥有的世界上独一无二的戒指,都有可能是通过3D打印机打印出来的。甚至不用等到未来,现在就可以实现 。「9」
二、论文提纲
引言 变革的新机遇
1、3D打印主要技术发展简介
1.2、3D打印技术的发展状况
1.3、3D打印主要实现技术
1.4、3D打印的优势
2、3D打印混凝土技术
2.1、3D打印的混凝土的材料特性
2.2、3D打印的混凝土的施工
3、土木工程领域的应用前景展望
3.1、个性化定制
3.1.1节点整体打印
3.1.2铸造模具打印制作
3.2.、提高构件延展性
3.2.1、在偏心支撑钢结构框架中的应用
3.2.2、在桥梁结构中的应用
3.3、建筑施工智能化
4、3D打印在土木工程中的应用实例
5、3D打印的下一篇章
三、参考文献
1、《3D打印技术与产业的发展及前景分析》 作者:王雪莹
刊名:中国高新技术企业 (年 卷 期 页码): 2012,26:3—5
2、《3D打印技术将掀起“第三次技术革命”》 作者:黄建 姜山
刊名:新材料产业 (年 卷 期 页码): 2013,01:60—80
3、《3D打印“从想象到现实”》 作者:(美国)胡迪—利普森 梅尔巴—库曼
出版方:中信出版社 来自:豆瓣阅读
4、《中国3D打印的未来》 作者:罗军
出版方:中信出版社 来自:豆瓣阅读
5、《了不起的3D打印》 作者:陈士凯 王正
出版方:中信出版社 来自:豆瓣阅读
6、《创客:工业革命》 作者:克里斯—安德森
出版方:中信出版社 来自:亚马逊书城
7、《3D打印:打印未来》 作者:中国机械工程学会
出版方:中信出版社 来自:亚马逊书城
8、《3D打印3.0》 作者:罗军
出版方:中信出版社 来自:亚马逊书城
9、《工业4.0》 作者:乌尔里希—森德勒
出版方:中信出版社 来自:亚马逊书城
10、《喷头下的世界》 作者:张天蓉
出版方:中信出版社 来自:亚马逊书城
8、11、《3D打印就这么简单》 作者:凯利
出版方:中信出版社 来自:亚马逊书城
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